锂电池聚合物正极材料的研究新进展

李琰 胡亚伟 张雪梅 张乃琦 李春静 吕静

（1.河北化工医药职业技术学院，河北 石家庄 050026；2.河北瑞志交通技术咨询有限公司，河北 石家庄 050000）

1 有机硫化物聚合物

聚有机二硫化物中的二硫键的氧化还原反应速率较慢、可逆性较差，这个问题抑制了聚有机二硫化物作为锂电池正极材料的实际应用。普遍认为，可以通过两种方法来改善：（l）与导电聚合物（聚苯胺、聚毗咯等）组成复合材料。（2）将二硫键化学键合在导电聚合物主链上，即二硫键与导电聚合物主链处在同一个分子中。

郭仕恒[1]合成了 3-双亚甲基噻吩二硫化物及其聚合物，二硫键的动力学可逆性也通过循环伏安法得到了研究。电池循环5次后的平均比容量为230mAh/g，高于钴酸锂的2倍之多。材料的氧化峰与还原峰的电位间距为180mV，氧化还原可逆性较好。郭仕恒同时指出微观聚 3-双亚甲基噻吩二硫化物的电子状态是导致阳极失活和再活的主要因素，过氧化导致环上π电子的丢失和聚合物结构的变化，进而发生阳极失活和再活现象。

刘波涛[2]以邻二氯苄为原料，合成了新型贮能物质邻二苄基二硫化物及其聚合物，通过循环伏安法研究了材料的电化学性能。结果表明，邻二苄基二硫化物的氧化峰、还原峰电位分别在-0.65V和-1.9V，相距1.3V；而聚合物的峰位分别在0.24V和-0.14V，相距0.38V。刘波涛认为具有导电性能的聚合物主链对侧链的硫硫键的电解聚与电聚合过程能起到有效的电催化作用，而且聚合物有很好的共轭效应，导电能力较好，是非常有应用价值的新型锂电池正极材料。

詹才茂等[3]合成了PABTP，20次充放电循环后，比容量为1500mAh/g，在77次循环后仍保持800mAh/g的高比容量，充放电效率达85%。

2 蒽醌聚合物

醌类化合物广泛存在于自然界，是一类天然有机化合物，无毒、环保。醌类化合物中的C＝O具有很好的电化学可逆性，作为锂电池正极材料，具有原料丰富易得、理论比容量较高、结构设计性强等优点。

徐国祥[4]采用化学氧化方法合成了聚1，5-二氨基蒽醌，材料电导率达0.8S/cm，在充放电过程中，聚苯胺骨架与醌基团协同作用，醌基团与Li+发生了电化学氧化还原反应，聚苯胺导电骨架也对比能量和循环性做出贡献。材料首次放电容量达到221mAh/g，40次循环后容量保持率为80%。

刘之菊等[5]合成了聚六硫蒽，充放电比容量达到1236mAh/g，是理论比容量的3倍，具体原因仍需要深入研究。

赵磊[6]采用化学合成的方法合成了两种新型的有机正极材料，5-氨基-2，3-二氢-1，4-二羟基蒽醌和5-氨基-1，4-二羟基蒽醌。首放容量分别为68mAh/g和185mAh/g，50次循环后容量分别为38mAh/g和93mAh/g。赵磊认为电子云密度和共轭体系的增加有助于提高材料的电化学性能，而对电化学性能起决定作用的是共轭体系的大小。通过聚合形成大分子来减少溶解，以提高材料的比容量及循环稳定性正在被深入研究。

3 结束语

锂电池是电池研究的热点，是电池发展的主要趋势。目前，正极材料是影响锂电池应用的主要瓶颈，更多更优越的锂电池正极材料急待发展。广大研究者需要进一步深入探究，包括完善其各项电化学性能、提高稳定性及安全性、降低生产成本、使其实现产业化等问题。相信以创新的结构设计理念，更有价值、应用面更广的锂电池正极材料会层出不穷。

[1]郭仕恒，翁国明，刘波涛，等.新型锂电池正极材料聚有机二硫化物的研究[J]. 广州大学学报（自然科学版），2010（9）：83-87.

[2]刘波涛，刘新彪，苏育志.聚邻二苄基二硫化物的合成及其性能研究[J]. 材料导报，2011，22：60-62.

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

[4]徐国祥，其鲁，闻雷，等.聚1，5二氨基蒽醌二次锂电池正极材料研究[J]. 高分子学报，2006（6）：795-799.

[5]刘之菊，孔令波，周运鸿，等.中国材料科技与设备[J]，2007（1）：83-91.

[6]赵磊，王安邦，王维坤，等.氨基蒽醌衍生物的合成及其用作锂电池正极材料的电化学性能[J].物理化学学报，2012，28（3）：596-602.