聚吡咯（聚苯胺）基復(fù)合材料的制備及其作鋰二次電池正極的性能研究.pdf

1、聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAn)具有良好的導(dǎo)電性和電化學(xué)氧化還原特性，而且電荷貯存能力強(qiáng)，在空氣和水中穩(wěn)定性較好，因而可作為二次電池的正極活性材料。本文采用吸附聚合工藝化學(xué)氧化法，將PPy(PAn)與SiO2、C等無機(jī)納米粒子復(fù)合制備出導(dǎo)電復(fù)合材料，以此為正極制備出性能較好的Li/PPy(PAn)二次電池。 對(duì)于聚吡咯基復(fù)合材料體系，首先優(yōu)化了PPy/SiO2、PPy/C復(fù)合材料的制備條件，研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、摻雜劑種類

2、和數(shù)量、偶聯(lián)劑用量、二氧化硅和炭黑用量對(duì)復(fù)合材料電導(dǎo)率的影響。通過XPS、TEM、SEM、TGA和四探針分析表明：經(jīng)偶聯(lián)劑MPS處理后SiO2納米粒子的分散性明顯改善，與吡咯聚合后，得到的粒子為表面富含PPy的PPy/MPS-SiO2復(fù)合材料，且比PPy/SiO2復(fù)合材料包覆的完全，外型似“木莓形貌”，復(fù)合材料中PPy的含量增加，電導(dǎo)率升高，由未處理時(shí)的19.23S/cm增至處理后的31.25S/cm。同樣，炭黑吸附聚合制備的PPy/C

3、復(fù)合材料顯示出較好的粒度和較高電導(dǎo)率。同純PPy(PAn)相比，材料的致密性和聚合物粒界間的作用力明顯提高，復(fù)合材料顯示出較高的電導(dǎo)率和堆積密度、較好的粒度，適宜正極膜的制作。以上述方法制備的聚吡咯基復(fù)合材料作正極，金屬鋰箔作負(fù)極，1mol/lLiPF6/EC+DMC+EMC(1：1：1)作電解質(zhì)組裝了扣式鋰二次電池，通過元素分析、SEM研究了電池的充放電反應(yīng)，通過循環(huán)伏安測試、電池綜合性能測試儀研究了電池的性能。聚吡咯基復(fù)合材料作正極

4、是通過摻雜與脫摻雜來實(shí)現(xiàn)充電與放電的，充放電電流以小于1mA為宜，充放電電壓控制在3.8～2.0V之間，聚合物比較穩(wěn)定，基本上沒有副反應(yīng)，最高放電容量可達(dá)85.02mAh/g；電極反應(yīng)可逆性好，循環(huán)性能理想，充放電循環(huán)30次后，容量下降了6.8％，而庫侖效率仍達(dá)98％以上，是一種比較理想的鋰二次電池正極活性材料。同時(shí)研究表明：復(fù)合組分、復(fù)合材料的電導(dǎo)率、正極片的堆積密度對(duì)電池性能有著明顯的影響；在保證絕緣性和機(jī)械強(qiáng)度的情況下，隔膜應(yīng)越薄