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2、 导电有机高分子正极材料
早期的有机正极材料研究较多的是导电高分子材料,包括聚乙炔、聚对苯、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等,如表1所示。
由于单一态的导电高分子正极材料存在许多缺陷(表1),不能满足实际应用的需求。人们开始了基于导电高分子的各种复合材料的研究。研究者提出了将V2O5掺杂在聚吡咯中制备PPy/V2O5复合材料,充放电时PPy与V2O5协调作用,虽然最大容量可达到230mA˙h/g,但充放电后PPy/V2O5复合材料发生阴离子的掺杂/脱掺杂以及Li+的嵌入/脱嵌入反应,正极材料内部元素的百分含量和材料内部的外观形貌会发生变化(如图1),经过多次循环后正极材料的表面形貌变化大而导致失效,循环稳定性能不佳。
研究者通过将柔性的聚乙烯醇与PPy混合,有效改善了PPy的机械性能而不影响其导电性能,并涂敷在LiFePO4离子表面作为锂离子正极材料,表现出优良的循环稳定性能,25次循环后放电容量几乎与初始容量保持不变,但初始容量为156mA˙h/g,仍存在较大的改善空间。
总之,该类导电聚合物用作锂电池正极材料是通过阴离子的掺杂、脱掺杂实现电化学过程,存在以下缺点:①反应体系中要求电解液的体积大,导致电池的能量密度难以提高;②导电性能不高,电化学反应速度慢,需要掺杂大量的导电剂;③有机聚合物在电解液中仍然存在缓慢溶解的问题,长期循环稳定性能不高;④理论容量不高,存在很大的改进空间。
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