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天大許運(yùn)華/楊繼興AFM:用于鋰離子電池的超快超穩(wěn)定聚合物正極!

天大許運(yùn)華/楊繼興AFM:用于鋰離子電池的超快超穩(wěn)定聚合物正極!
聚合物電極材料在鋰離子電池液態(tài)有機(jī)電解液中的溶解性較差,存在團(tuán)聚嚴(yán)重、合成工藝復(fù)雜等問(wèn)題,阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。
天津大學(xué)許運(yùn)華、楊繼興等通過(guò)簡(jiǎn)便的沉淀聚合合成了球形交聯(lián)醌-胺聚合物納米粒子(PQANPs),以有效解決聚合物電極材料的團(tuán)聚問(wèn)題。
天大許運(yùn)華/楊繼興AFM:用于鋰離子電池的超快超穩(wěn)定聚合物正極!
圖1 PQANPs的合成路線及前體和PQANPs的結(jié)構(gòu)示意圖
為了進(jìn)一步降低溶解度,采用多胺單體3,3′-二氨基聯(lián)苯胺來(lái)合成不溶性交聯(lián)聚合物,通過(guò)調(diào)整對(duì)苯醌(BQ)與3,3′-二氨基聯(lián)苯胺的進(jìn)料比,可以很容易地調(diào)節(jié)聚合物的交聯(lián)度和PQANPs的直徑。研究顯示,在3:1的優(yōu)化比例下,PQANPs實(shí)現(xiàn)了最佳的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。
天大許運(yùn)華/楊繼興AFM:用于鋰離子電池的超快超穩(wěn)定聚合物正極!
圖2 PQANPs的充放電過(guò)程表征
結(jié)果,PQANPs表現(xiàn)出高容量(200 mA g-1時(shí)為170.3 mAh g-1)、出色的循環(huán)穩(wěn)定性(5 A g-1下經(jīng)過(guò)20000次循環(huán)后容量保持60%)和優(yōu)異的倍率性能(25 A g-1時(shí)為78 mAh g-1),其循環(huán)性能超過(guò)了文獻(xiàn)中報(bào)道的所有基于對(duì)苯醌基聚合物電極材料。這項(xiàng)工作為制備納米結(jié)構(gòu)聚合物提供了一種簡(jiǎn)便且可擴(kuò)展的方法,并有助于促進(jìn)有機(jī)電池作為一種低成本和環(huán)境友好的儲(chǔ)能技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。
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圖3 PQANPs的循環(huán)性能
Quinone-Amine Polymer Nanoparticles Prepared through Facile Precipitation Polymerization as Ultrafast and Ultralong Cycle Life Cathode Materials for Lithium-Ion Batteries. Advanced Functional Materials 2022. DOI: 10.1002/adfm.202111307

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