姜姍姍

（呂梁學(xué)院，化學(xué)化工系，山西 呂梁 033000）

大分子聚合物在導(dǎo)電時，因其本身的高導(dǎo)電率和快速電化學(xué)動力學(xué)行為特點，能夠帶來高效率儲備和運輸電量的效。但是普通導(dǎo)電聚合物都有能量密度底或者功率密度低的缺點；比方說聚（對苯）和聚噻吩時，其充放電性能就很快，當(dāng)充電放電倍率大于10C以上時，它們的放電比容量就表現(xiàn)很低，在50mAh/g左右；聚苯胺和聚硫化物具有較高的放電比容量（大于150mAh/g），但是它們的高倍率充放電性能比較差。通過TPAn為基礎(chǔ)原料，在氯仿中用FeCl3氧化制備聚三苯胺，并且研究聚三苯胺作為鋰離子電池正極材料中其本身電化學(xué)性能，為后續(xù)鋰離子電池正極材料研究提供理論依據(jù)。

1 鋰離子電池正極材料聚三苯胺的制備

首先我們需要把0.25mol的TPAn和100mL的氯仿（chloroform）相溶，然后將相溶液體倒入三頸圓底燒瓶中，用電動機械攪拌裝置，對其從分?jǐn)嚢琛?/p>

在攪拌的過程中，我們需要把三氯化鐵（ferric chloride）緩緩加入到三頸圓底燒瓶中。

在常規(guī)室溫中靜放6個小時，待其從分反應(yīng)之后，將所得產(chǎn)物倒入500mL～800mL的甲醇（methanol）試劑中，讓聚合物靜放沉淀。最后對其進行抽濾處理，并且用甲醇（methanol）試劑對所得產(chǎn)物進行多次反復(fù)洗滌。

2 鋰離子電池正極材料聚三苯胺的性能研究

2.1 性能研究實驗準(zhǔn)備

在制備完成之后，我們就可以對聚三苯胺進行性能研究實驗準(zhǔn)備。首先我們要選用（美國Nicolet公司）生產(chǎn)的510D型號的FI-IR紅外光譜儀，對所得聚三苯胺進行紅外光譜測定。

選用島津生產(chǎn)的XPD-7000型粉末衍射儀，對其進行測定，其衍射線為Cu-Ka線，波段長0.15407nm，X射線管電壓需要設(shè)定為40kV，通電電流為30mA。其掃描速率為4°/分鐘。

接下來我們需要對聚三苯胺的電化學(xué)性能測試做準(zhǔn)備，把適量的PTPAN、和PVDF以及導(dǎo)電試劑乙炔黑與一定量的NMP相溶，并且從分對其攪拌，生成一種黑色粘稠的試劑。把活性物質(zhì)涂抹在鋁箔上為正極、鋰片為負(fù)極，我們可以組裝成二電極電池。

我們把活性物質(zhì)涂抹在鉑片上，把其當(dāng)做工作電極、鋰片可以作為輔助電極。同時可以和參比電極組裝，形成試驗所需三電級模擬電池。

在試驗中使用CHE660A電化學(xué)工作站進行測試，并且輔以BS9400二次電池性能測試儀器進行所組裝電池的充電性能和循環(huán)性能試驗，充電和放電的終止電壓可以設(shè)定為4.3V與2.75V，做好這些性能研究實驗準(zhǔn)備我們就可以進行鋰離子電池正極材料聚三苯胺的性能研究。

2.2 性能分析

本征態(tài)及摻雜態(tài)聚三苯胺粉末的X射線如圖1所示，a是本征態(tài)聚三苯胺粉末衍射圖譜。

通過圖表我們可以看出在2=20°和等于42.5°時，分別出現(xiàn)了一個衍射峰，其表現(xiàn)分散并且比較寬。

除此之外沒有其他峰值，這就說明我們制備的聚三苯胺是非晶體。

b是摻雜狀態(tài)下的聚三苯胺，其摻雜試劑是PF6-離子。在2=20°、在2=10°、在2=25°這三點出現(xiàn)了衍射峰，這就是摻雜離子相互作用使得鏈段間的作用力減小，與此同時聚合物規(guī)整性增強的表現(xiàn)。

圖1 聚三苯胺的X衍射圖譜

在圖1中a線在1589cm-1和1275cm-1峰值對比b普線1587cm-1與1271cm-1更寬，并且其波數(shù)更高，在900cm-1和1200cm-1時峰形開始改變。

原因：聚三苯胺PTPAn的苯環(huán)對位取代能力更加集中。并且通過苯基，替換連接TPA結(jié)構(gòu)單元對此可以判定我們通過化學(xué)氧化的方法得到多交聯(lián)結(jié)構(gòu)的聚三苯胺PTPAn。

圖2 PTPAn電極在電極在1molL1LiPF6/EC-DME電解液中不同速度掃描時的循環(huán)伏安曲線

氧化峰電位Eap（4.24V）和還原峰電位Ecp（4.08）其差是160mV。這樣的表現(xiàn)相對有機正極活性物質(zhì)的氧化還原峰電位差要小很多。其中氧化還原峰電位差距很小不明顯，說明電極反應(yīng)速率快，如圖2所示，其CV曲線氧化峰電位Eap和還原峰電位Ecp差半峰寬△Ep，和還原峰電位的差半峰寬△Ep，1/2。并且這種現(xiàn)象會隨著掃描速度變慢而減少，說明聚三苯胺PTPAn作為正極材料其電化學(xué)氧化還原過程是可逆過程。

經(jīng)過測試PTPAn鋰電池在0.2C時放電比容量達到頂峰時是101.34mAh/g，接近理論數(shù)據(jù)109mAh/g。充電放電效率快要達到理想值100%

聚三苯胺PTPAn鋰電池在2.75V與4.3V中的充電放電循環(huán)曲線如圖3所示，通過圖我們可以發(fā)現(xiàn)，聚三苯胺PTPAn鋰電池放電比容量可以達到1.1.34mAh/g，在100循環(huán)試驗后輕微減弱。

圖3 PTAPn|鋰電池的循環(huán)曲線

3 總結(jié)

通過運用化學(xué)氯化聚合法制備成的鋰離子電池正極材料聚三苯胺，在1mol/LLiPF6/EC+DME電解溶液中其可逆性是傳統(tǒng)活性材質(zhì)所無法達到的。

并且通過實驗分析可得氣循環(huán)性能也很穩(wěn)定，聚三苯胺作為鋰離子電池正極材料，具有更高效更穩(wěn)定的特點，值得運用推廣。