聚苯胺的改性及其在鋰電池中的應(yīng)用.pdf

1、聚苯胺（PANi）不僅擁有良好的氧化還原可逆性，而且環(huán)境友好，適合作為鋰電池的正極材料使用，但是其比容量較低。本文通過復(fù)合改性和二次摻雜改性的方法改善了PANi電化學(xué)性能。
　　首先，本文通過原位聚合法在功能化的碳納米管（CNTs）上包覆聚苯胺，制備出了氧化態(tài)的PANi/CNTs復(fù)合材料。研究表明，當(dāng)CNTs和PANi的質(zhì)量比為1:10時，電化學(xué)性能最好。通過紅外光譜可知在CNTs上成功的進行了功能化（羧酸化、氨基化和苯磺酸化），

2、并且聚合上了PANi。通過SEM和TEM測試可知，氧化態(tài)的復(fù)合材料形成很好的核-殼層結(jié)構(gòu)。XRD結(jié)果表明PANi/CNTs復(fù)合材料有更好的結(jié)晶度。阻抗分析（EIS）測試表明PANi/CNTs復(fù)合材料有更小的電荷傳遞電阻，其中在羧酸化的CNTs上進行包覆PANi（PANi/c-CNTs）的復(fù)合材料具有最小的電荷傳遞電阻。在0.2 C的倍率下，PANi/c-CNTs復(fù)合材料的首次放電比容量最大，達到了135.1 mAh/g，庫侖效率在95％

3、以上，在100個循環(huán)后容量為118.8 mAh/g，然而純PANi的首次比容量僅為74.8 mAh/g。本文還將最佳比例的氧化態(tài)復(fù)合材料進行還原獲得還原態(tài)的復(fù)合材料。還原態(tài)的材料中C=N的結(jié)構(gòu)明顯減弱，說明得到很好的還原。還原態(tài)的材料比氧化態(tài)的材料具有更好的結(jié)晶度、更小的電化學(xué)阻抗和更高的放電比容量。PANi/c-CNTs復(fù)合材料首次放電比容量最高，達到了181.8 mAh/g，庫侖效率在95%以上，在100個循環(huán)后容量為139.4 m

4、Ah/g，并且PANi/c-CNTs復(fù)合材料也具有最好的倍率性能。此外，循環(huán)伏安（CV）測試表明PANi/c-CNTs復(fù)合材料具有最大的鋰離子擴散系數(shù)。因此，對CNTs進行羧酸化處理和復(fù)合材料進行還原效果最好。
　　對上述本征氧化態(tài)的材料進行二次摻雜和脫摻雜，得到改性的本征氧化態(tài)的材料。改性的材料具有更低的阻抗和更好的結(jié)晶度。CV測試表明改性的材料具有更好的氧化還原可逆性。Tafel測試說明改性后的電極材料有更高的交換電流密度，具