聚吡咯（聚苯胺）基复合材料的制备及其作锂二次电池正极的性能研究

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1、河北T业人学碾L学位论文聚毗咯(聚苯胺)基复合材料的制备及其作锂二次电池正极的性能研究摘要聚毗咯(PPy)、聚苯胺(PAn)具有良好的导电性和电化学氧化还原特性，而且电荷贮存能力强，在空气和水中稳定性较好，因而可作为二次电池的正极活性材料。本文采用吸附聚合工艺化学氧化法，将PPy(PAn)与SiO：、C等无机纳米粒子复合制备出导电复合材料，以此为正极制备出性能较好的Li／PPy(PAn)二次电池。对于聚毗咯基复合材料体系，首先优化了PPy／SiO。、PPy／C复合材料的制备条件，研究了反应温度、反应时间、掺杂剂种类和数量、偶联剂用量、二氧化硅和炭黑用量对复合材料电导率的影响。通过XPS

2、、TEM、SEM、TGA和四探针分析表明：经偶联剂MPS处理后s￡O，纳米粒子的分散性明显改善，与吡咯聚合后，得到的粒子为表面富含PPy的PPy／MPS—SiO。复合材料，且比PPy／SiO：复合材料包覆的完全，外型似“木莓形貌”，复合材料中PPy的含量增加，电导率升高，由未处理时的19．23S／cm增至处理后的31．25S／cm。同样，炭黑吸附聚合制备的PPy／C复合材料显示出较好的粒度和较高电导率。同纯PPy(PAn)相比，材料的致密性和聚合物粒界间的作用力明显提高，复合材料显示出较高的电导率和堆积密度、较好的粒度，适宜正极膜的制作。以上述方法制备的聚吡咯基复合材料作正极，金属锂箔

3、作负极，1mol／lLiPF6／EC+DMC+EMC(1：1：1)作电解质组装了扣式锂二次电池，通过元素分析、SEM研究了电池的充放电反应，通过循环伏安测试、电池综合性能测试仪研究了电池的性能。聚吡咯基复合材料作正极是通过掺杂与脱掺杂来实现充电与放电的，充放电电流以小于lmA为宜，充放电电压控制在3．8～2．OV之间，聚合物比较稳定，基本上没有副反应，最商放电容量可达85．02mAh／g；电极反应可逆性好，循环性能理想，充放电循环30次后，容量下降了6．8％，而库仑效率仍达98％以上，是～种比较理想的锂二次电池正极活性材料。同时研究表明：复合组分、复合材料的电导率、正极片的堆积密度对电

4、池性能有着明显的影响；在保证绝缘性和机械强度的情况下，隔膜应越薄越好；集电极铝箔优于铝网。对于聚苯胺基复合材料体系，研究了氧化剂种类、盐酸用量、炭黑用量对复合材料电导率的影响；以化学法制备的聚苯胺基复合材料作正极组装了Li／PAn二次扣式电池，探讨了氧化剂种类、聚合工艺、导电剂的加入方式以及PAn与金属氧化物复合后作电池正极的性能。结果表明聚苯胺基复合材料作锂二次电池正极的性能虽不如聚吡咯基复合材料，但综合考虑其仍不失为一种比较理想的锂二次电池j下极活性材料。关键词：聚吡咯，聚苯胺，吸附聚合，复合材料，电导率，锂二次电池，正极———————————』塑坚坠三!!至堕：苎墨盒型垫塑型鱼垒

5、苎丝型兰盗生些至坐塑丝墼型塑Studyonpreparationofpolypyrole(poIyaniHne)．basedconductingcompositesandpropertiesoflithiumsecondarybatterieswiththemascathodeABSTRACTPolypyrrole(PPy)andpolyaniline(PAn)carlbeusedascathodeelectroactivematerialsinsecondarybatterybecausetheypossessgoodconductivityandelectrochemicalred

6、oxproperty,hi曲electricchargereserveabilityandgoodstabilityinairorwater．Inthispaper，polymer／inorganicnanoparticlesconductingcompositessuchaspolypyrrole／silica(PPy／Si02)，polypyrrole／earbonblack(PPy／C)，polyaniline／carbonblack(PAn／C)werepreparedbyadsorptionchemicalpolymerization．Asaresult，compactnes

7、sandparticlesinteractionforcewereimprovedCompositesshowedhigherconductivityandbulkdensity，bettergranularityandadaptmoretomakecathodefilmthanPPy．Accordingly,Li／PPysecondarybatteryshowedgoodproperties．ForPPy-basedcomposites，pr