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1、114材料导报:综述篇2009年10月(上)第23卷第10期*锂电池新型正极材料聚有机二硫化物的研究进展刘波涛,翁国明,苏育志(广州大学化学化工学院,广州510006)摘要聚有机二硫化物是20世纪80年代末才发展起来的新型储能材料,是一种具有比能量高、价廉低毒、易加工成型、结构易预控等优点的锂电池正极材料。简单分析了该材料的储能机理,重点综述了其近年来的研究成果和存在的问题,并探讨了其研究趋势。关键词锂电池正极材料聚有机二硫化物ResearchProgressinOrganodi
2、sulfidePolymersforCathodeMaterialsofLithiumBatteriesLIUBotao,WENGGuoming,SUYuzhi(SchoolofChemistryandChemicalEngineering,GuangzhouUniversity,Guangzhou510006)AbstractOrganodisulfidepolymershavebeendevelopingfromlater1980s.Therearealotofadvantagesofthe
3、sematerials,suchashighspecificcapacity,cheaperandlesstoxic,designingandcontrollingitsstructureeasily.Theenergystoragemechanismofthismaterialisanalysedsimply.Itsrecentachievementsandproblemsarediscussedmainly,andanoutlookinthisfieldisalsopresented.Keywo
4、rdslithiumbattery,cathodematerial,organodisulfidepolymer随着能源的匮乏和环境的恶化,节能与环保成为决定社学性能。本文综述了近3年来该材料的研究成果。会能否可持续发展的关键因素之一。电能是一种高效的无1聚有机二硫化物的储能机理污染的清洁能源。电池也由此引起广大科研工作者的广泛关注,并引发了一场又一场的研究热潮。在二次电池领域含有SS键的化合物可以发生如下的氧化还原反应:--中,应用最为广泛的电池非锂离子电池莫属。因为锂是现存
5、SS+2e=2S所有负极材料中比容量最高(3681mAh/g)、标准电极电位根据这一性质,可用这类物质来作为电池的正极材料,最负的金属。锂的这一特点使其在电池领域中具有不可替如Na/Na2S2、Li/FeS2电池。虽然这种钠硫电池能量密度代的地位。由于锂离子二次电池具有高能量密度,有可能成可高达200Wh/kg,但工作温度在350[5],使电池的安全为空间卫星及电动车等的动力源,因此是化学电源领域的重可靠性变得很低。为了降低电池的工作温度,科研工作者把[1]要研究方向。随着电子产业的飞速发
6、展和产品的频繁更研究对象转向有机二硫化物。实际上很早就有人发现有机新,也对电池提出了更高的要求,特别是要提高电池的比容二硫化物的可逆氧化还原反应性质。在放电时SS键断裂量。美、日等国家提出到2010年前后要实现锂离子电池的还原成SH,把化学能转化为电能;充电时,SH被氧化生成比容量达到300Wh/kg。但是现行的锂离子电池最高比容SS,把电能转化成化学能,由此实现电能与化学能的循环转量只能达到100~130Wh/kg,差距非常之大。并且,在现换。因此,这类物质可作为二次电池的正极
7、材料。1988年美行锂离子电池的基础上已经不可能再提高它的比容量了。国国家能源研究中心LawrenceBerkeley实验室首次公开报因此,限制锂离子电池比容量提高的瓶颈是正极材料的比容道了可在150以下将有机二硫化物与金属钠组成二次电量较低[2],必须寻找另一种新的高比容量的正极材料,这是[6][7]池。该实验室的S.J.Visco等对二硫代四乙基秋兰姆锂离子电池界要紧迫研究的课题。(TETD)做了较为详细的研究,组成电池Na/Al2O3/TETD发展高能量密度的正极材料是研究锂离子二次电池的
8、的工作温度也可降到150以下,理论能量密度为360W[3]主课题。有机二硫化物或其聚合物是近10年来提出的一h/kg。用有机二硫化物作锂电池的正极材料,虽然电池的工[4]种新型的正极材料,其理论比容量与负极相当,高达1500~作温度可降至150,但实际能量密度不高,从而限制了它的3000Wh/kg,工作温度低、材料来源丰富且低毒。这种材实用性。因此,研究人员又把目光转向聚有机二硫化物。料的最大特点是易通过改变其中的有机团来提高它的电化聚有机二硫化物不像聚苯胺、聚吡
