鋰電池聚合物正極材料的研究新進展

李琰 胡亞偉 張雪梅 張乃琦 李春靜 呂靜

（1.河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學院，河北 石家莊 050026；2.河北瑞志交通技術(shù)咨詢有限公司，河北 石家莊 050000）

1 有機硫化物聚合物

聚有機二硫化物中的二硫鍵的氧化還原反應(yīng)速率較慢、可逆性較差，這個問題抑制了聚有機二硫化物作為鋰電池正極材料的實際應(yīng)用。普遍認為，可以通過兩種方法來改善：（l）與導(dǎo)電聚合物（聚苯胺、聚毗咯等）組成復(fù)合材料。（2）將二硫鍵化學鍵合在導(dǎo)電聚合物主鏈上，即二硫鍵與導(dǎo)電聚合物主鏈處在同一個分子中。

郭仕恒[1]合成了 3-雙亞甲基噻吩二硫化物及其聚合物，二硫鍵的動力學可逆性也通過循環(huán)伏安法得到了研究。電池循環(huán)5次后的平均比容量為230mAh/g，高于鈷酸鋰的2倍之多。材料的氧化峰與還原峰的電位間距為180mV，氧化還原可逆性較好。郭仕恒同時指出微觀聚 3-雙亞甲基噻吩二硫化物的電子狀態(tài)是導(dǎo)致陽極失活和再活的主要因素，過氧化導(dǎo)致環(huán)上π電子的丟失和聚合物結(jié)構(gòu)的變化，進而發(fā)生陽極失活和再活現(xiàn)象。

劉波濤[2]以鄰二氯芐為原料，合成了新型貯能物質(zhì)鄰二芐基二硫化物及其聚合物，通過循環(huán)伏安法研究了材料的電化學性能。結(jié)果表明，鄰二芐基二硫化物的氧化峰、還原峰電位分別在-0.65V和-1.9V，相距1.3V；而聚合物的峰位分別在0.24V和-0.14V，相距0.38V。劉波濤認為具有導(dǎo)電性能的聚合物主鏈對側(cè)鏈的硫硫鍵的電解聚與電聚合過程能起到有效的電催化作用，而且聚合物有很好的共軛效應(yīng)，導(dǎo)電能力較好，是非常有應(yīng)用價值的新型鋰電池正極材料。

詹才茂等[3]合成了PABTP，20次充放電循環(huán)后，比容量為1500mAh/g，在77次循環(huán)后仍保持800mAh/g的高比容量，充放電效率達85%。

2 蒽醌聚合物

醌類化合物廣泛存在于自然界，是一類天然有機化合物，無毒、環(huán)保。醌類化合物中的C＝O具有很好的電化學可逆性，作為鋰電池正極材料，具有原料豐富易得、理論比容量較高、結(jié)構(gòu)設(shè)計性強等優(yōu)點。

徐國祥[4]采用化學氧化方法合成了聚1，5-二氨基蒽醌，材料電導(dǎo)率達0.8S/cm，在充放電過程中，聚苯胺骨架與醌基團協(xié)同作用，醌基團與Li+發(fā)生了電化學氧化還原反應(yīng)，聚苯胺導(dǎo)電骨架也對比能量和循環(huán)性做出貢獻。材料首次放電容量達到221mAh/g，40次循環(huán)后容量保持率為80%。

劉之菊等[5]合成了聚六硫蒽，充放電比容量達到1236mAh/g，是理論比容量的3倍，具體原因仍需要深入研究。

趙磊[6]采用化學合成的方法合成了兩種新型的有機正極材料，5-氨基-2，3-二氫-1，4-二羥基蒽醌和5-氨基-1，4-二羥基蒽醌。首放容量分別為68mAh/g和185mAh/g，50次循環(huán)后容量分別為38mAh/g和93mAh/g。趙磊認為電子云密度和共軛體系的增加有助于提高材料的電化學性能，而對電化學性能起決定作用的是共軛體系的大小。通過聚合形成大分子來減少溶解，以提高材料的比容量及循環(huán)穩(wěn)定性正在被深入研究。

3 結(jié)束語

鋰電池是電池研究的熱點，是電池發(fā)展的主要趨勢。目前，正極材料是影響鋰電池應(yīng)用的主要瓶頸，更多更優(yōu)越的鋰電池正極材料急待發(fā)展。廣大研究者需要進一步深入探究，包括完善其各項電化學性能、提高穩(wěn)定性及安全性、降低生產(chǎn)成本、使其實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化等問題。相信以創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，更有價值、應(yīng)用面更廣的鋰電池正極材料會層出不窮。

[1]郭仕恒，翁國明，劉波濤，等.新型鋰電池正極材料聚有機二硫化物的研究[J]. 廣州大學學報（自然科學版），2010（9）：83-87.

[2]劉波濤，劉新彪，蘇育志.聚鄰二芐基二硫化物的合成及其性能研究[J]. 材料導(dǎo)報，2011，22：60-62.

[3]Zhan C M，et al . J of Power Sou ces[J]，2007，（168）：278-281.

[4]徐國祥，其魯，聞雷，等.聚1，5二氨基蒽醌二次鋰電池正極材料研究[J]. 高分子學報，2006（6）：795-799.

[5]劉之菊，孔令波，周運鴻，等.中國材料科技與設(shè)備[J]，2007（1）：83-91.

[6]趙磊，王安邦，王維坤，等.氨基蒽醌衍生物的合成及其用作鋰電池正極材料的電化學性能[J].物理化學學報，2012，28（3）：596-602.