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                聚合物正极材料的研究与开发


                发布时间:2011-11-12 20:35:17  来源:钜大电子锂电事业部 点击次数:

                       目前的聚合物锂离子电池主要采用石墨作负极,由于正极的容量低,从而限制了整个电池容量的提高。为了满足市场上对高能电源的需求,最近开发出来的有机硫化物聚合物复合正极锂电池,比能量约为目前以LiCo为正极的锂离子电池的2倍。这种聚合物复合材料有望成为2l世纪高能新型聚合物锂离子电池的正极材料。
                        硫可以显示从-2到+6价的多种价态,硫的理论比容量是现在的正极材料LiM02的10倍以上。但是硫通常以低聚物如S4,S8等形式存在。而且室温下硫化物的电子移动速度很慢,不能作为电池的正极材料。而有机硫化物则不一样,。如硫醇及其盐的硫是电化学活性的,其硫醇基可以被氧化而结合成二硫化物及多硫化物,得到的二硫化物及多硫化物又可以被还原成原来的硫醇化物,故硫醇化物有可能被用作锂离子电池的正极材料。
                      于锂离子电池中,充电时含有巯基的有机硫化物单体被氧化(聚合)为二硫化物或者聚合硫化物;放电时硫化物又被还原(解聚)为有机硫化物单体。
                      近年来,国外研究较多的有二硫基-噻二脞(DMcT)正极活性物质,DMcT作为锂离子电池的正极材料,虽然在比能量方面有着优势,但其在室温下的电化学氧化还原反应速度较慢,所以不能满足电池的大电流放电要求。日本的小山升教授通过采用导电聚合物如聚苯胺等对DMcT进行改性,达到分子水平上的偶合,其电极容量能达到250 Ah•kg。这种复合电极在充放电过程中,由于聚苯胺本身的电化学氧化还原反应可逆,故其既起到正极活性物质及分子水平的集电体作用,又是DMcT的电化学反应催化剂。反过来,聚苯胺的氧化态在相对于高的电位时,容易脱氢而失去其电化学活性,但是当DMcT存在时,DMcT作为一种酸可以提供氢给失去活性的聚苯胺,而使聚苯胺恢复其电化学活性。
                      锂电池正朝着轻量、高能、超薄的方向发展,采用聚合物(高分子材料)作电池的电极、电解质材料的研究成为重要的发展方向。可以预计,21世纪将是复合高分子材料作为主要能源载体的时代。新型锂离子电池的研制已发展成为包括材料科学、能源科学、电化学和高分子科学等多学科交叉的研究领域。世界上许多国家都把锂离子电池的研究放在极其重要的地位。我国在这方面的研究还刚起步,仍处于探索阶段。只要不同学科和不同领域的学者 通力合作,我国的锂电池的研究定能赶上世界先进水平并进入该领域的前沿。
                 

                 
                 
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