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具有導(dǎo)電聚合物骨架結(jié)構(gòu)的電活性功能聚合物的制備及其鋰電池性能研究
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資料類別
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化工建筑畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專業(yè))
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應(yīng)用化學(xué) |
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關(guān)鍵詞
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鋰離子電池|正極材料 |
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適用年級(jí)
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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10 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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2019-02-20 19:27:00 |
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kj008 |
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
具有導(dǎo)電聚合物骨架結(jié)構(gòu)的電活性功能聚合物的制備及其鋰電池性能研究，碩士學(xué)位論文，共96頁(yè)，39584字。
摘要
本論文工作通過(guò)在吡咯和苯胺單體上引入具有電化學(xué)活性的三苯胺及二茂鐵，成功制備出了一系列新型的具有電化學(xué)活性的吡咯、苯胺衍生物單體：吡咯-二茂鐵衍生物、吡咯-二聯(lián)三苯胺衍生物及苯胺-二茂鐵衍生物。并通過(guò)化學(xué)氧化法制備了相應(yīng)功能單體的系列共（均）聚物：吡咯-二茂鐵均聚物（PFcPy）、吡咯-二茂鐵/吡咯共聚物（P(FcPy-co-Py)）、聚吡咯-二聯(lián)三苯胺衍生物（PDPTPA）以及苯胺-二茂鐵/苯胺共聚物（P(An-co-FcAn)）。研究了制備的具有導(dǎo)電骨架結(jié)構(gòu)的電活性功能聚合物作為鋰電池正極材料的電化學(xué)和電池充放電性能。
吡咯-二茂鐵衍生物單體的均（共）聚物電極相比聚吡咯電極的比容量均有一定的提高。在20 mA·g-1的充放電速率下，PFcPy和P(FcPy-co-Py)電極的首次放電比容量分別為43.2和68.1 mAh·g-1，且在3.5V左右出現(xiàn)了不同程度的放電電壓平臺(tái)；50次循環(huán)后，其放電比容量損失率分別為10.5%和28.0%，同時(shí)其仍然保持較好的放電平臺(tái)。該電極突出的電池性能得益于二茂鐵基團(tuán)優(yōu)良的氧化還原可逆性和穩(wěn)定性，聚吡咯自身較好的導(dǎo)電性以及形貌上的改善等。
吡咯-二聯(lián)三苯胺衍生物單體的均聚物電極則展現(xiàn)了更高的放電比容量。在20 mA·g-1的充放電速率下，PDPTPA電極的首次放電比容量達(dá)到了113.1 mAh·g-1。其比容量的提高歸功于三苯胺自身較高的比容量以及引入吡咯后整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和顆粒形貌的改善，有效提高了活性物質(zhì)的利用率。聚吡咯-二聯(lián)三苯胺衍生物還展現(xiàn)出良好的快速充放電能力。在充放電速率從50 mA·g-1提高至500 mA·g-1后，其放電比容量依然保持在初始容量的76.5 %，且仍展現(xiàn)出平穩(wěn)的電壓平臺(tái)。
苯胺-二茂鐵衍生物單體和苯胺的共聚物電極與聚苯胺電極相比，放電比容量有了一定的提高。在20 mA·g-1的充放電速率下，P(An-co-FcAn)電極的首次放電比容量達(dá)到了107.7 mAh·g-1，同時(shí)其放電平臺(tái)相比于聚苯胺電極更加穩(wěn)定。另外接上二茂鐵基團(tuán)之后，電極的循環(huán)穩(wěn)定性有了一定的提高，經(jīng)過(guò)50次循環(huán)后，其放電比容量損失率為39%，同時(shí)放電平臺(tái)依然存在。P(An-co-FcAn)電極首次放電比容量的提高得益于二茂鐵環(huán)引入后提供了一定的比容量以及顆粒形貌的改善。
關(guān)鍵詞：鋰離子電池，正極材料，吡咯，二茂鐵，三苯胺，聚合物，苯胺
目錄
摘 要 I
ABSTRACT III
目錄 I
第一章 緒 論 1
1.1 引言 1
1.2 鋰離子電池簡(jiǎn)介 2
1.2.1 鋰離子電池結(jié)構(gòu) 3
1.2.2 鋰離子電池工作原理 3
1.2.3 鋰離子電池正極材料 5
1.3 過(guò)渡金屬氧化物 6
1.3.1 鋰鈷氧化物（LiCoO2） 6
1.3.2 鋰錳氧化物（LiMn2O4） 7
1.3.3 鋰鎳氧化物（LiNiO2） 8
1.3.4 釩系正極材料 8
1.3.5 磷酸亞鐵鋰橄欖石型正極材料 9
1.4 自由基型聚合物 10
1.4.1 氮氧自由基聚合物 10
1.4.2 三芳胺型聚合物 11
1.4.3 蒽醌類正極材料 12
1.5 有機(jī)含硫化合物 12
1.5.1 有機(jī)二硫化物 13
1.5.2 聚有機(jī)二硫化物 14
1.5.3 有機(jī)多硫化物 14
1.5.4 聚硫代化物 15
1.5.5 碳-硫聚合物 16
1.6 導(dǎo)電聚合物 17
1.6.1 聚乙炔正極材料 18
1.6.2 聚噻吩正極材料 18
1.6.3 聚苯胺正極材料 19
1.6.4 聚吡咯正極材料 20
1.7 二茂鐵在鋰電池中的應(yīng)用 20
1.8 選題的目的及意義 21
第二章 聚吡咯-二茂鐵衍生物正極材料的合成及性能 23
2.1 引言 23
2.2.1 藥品與試劑 25
2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器 25
2.2.3 FcPy單體的合成 26
2.2.4 聚吡咯-二茂鐵衍生物的合成 27
2.2.5 電極的制備及電池組裝 27
2.3 結(jié)果與討論 28
2.3.1 聚合物的結(jié)構(gòu)表征 28
2.3.2 聚合物電化學(xué)性能測(cè)試 31
2.3.3 聚合物正極材料電池性能測(cè)試 32
2.3.4 吡咯-二茂鐵衍生物的電化學(xué)聚合 38
2.4 本章小結(jié) 40
3.1 引言 41
3.2 實(shí)驗(yàn)部分 42
3.2.1 藥品與試劑 42
3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器 42
3.2.3 DPTPA單體的合成 43
3.2.4 聚吡咯-二聯(lián)三苯胺衍生物的合成 44
3.2.5 電極的制備及電池組裝 44
3.3 結(jié)果與討論 45
3.3.1 聚合物的結(jié)構(gòu)表征 45
3.3.2 聚合物電化學(xué)性能測(cè)試 48
3.3.3 聚合物正極材料電池性能測(cè)試 49
3.3.4 吡咯-二聯(lián)三苯胺衍生物的電化學(xué)聚合 53
3.4 本章小結(jié) 54
第四章 聚苯胺-二茂鐵衍生物正極材料的合成及性能 56
4.1 引言 56
4.2 實(shí)驗(yàn)部分 57
4.2.1 藥品與試劑 57
4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器 57
4.2.3 FcAn單體的合成 58
4.2.4 聚苯胺-二茂鐵衍生物的合成 59
4.2.5 電極的制備及電池組裝 59
4.3 結(jié)果與討論 60
4.3.1 聚合物的結(jié)構(gòu)表征 60
4.3.3 聚合物正極材料電池性能測(cè)試 62
4.3.4 展望與建議 64
4.4 本章小結(jié) 65
第五章 主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn) 66
5.1 主要結(jié)論 66
5.2 創(chuàng)新點(diǎn) 66
參考文獻(xiàn) 67
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果 79
致 謝 80
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