基于吲哚、吩噻嗪杂环化合物的高电位有机电池阴极材料的研究
发布时间：2021-07-08 20:13
有机化合物因其具有资源可持续性、结构可调性和潜在的低成本等优势,受到学者们的广泛关注,与无机电极材料相比,目前大多数有机正极材料工作电压相对较低,这会影响电池的能量密度、功率密度等性能,从而影响有机电池活性材料在电池中的应用。在目前主要有两种方式可用于提高有机电极材料的电位,我们的工作也将从这两个方向展开:（1）我们提出了一种通过稀释共轭骨架中氮基氧化还原中心的电子云密度来提高有机电池工作电位的策略。与以氮六元环为氧化还原中心的富电子化合物相比,咔唑衍生物等五元环活性中心比六元环具有更高的原子偶极矩校正的Hirshfeld（ADCH）电荷,从而有效提升氧化还原电位。实验结果表明,基于聚合吲哚咔唑衍生物的聚合物相对于Li+/Li显示出3.7-4.3 V的高放电电压,并且具有良好的循环性能,这样的策略可以适用于设计具有其他氧化还原中心的高压有机电极材料。（2）我们通过在现有的有机活性材料结构基础上,引入不同的有机官能团调整有机电极材料的电位。N-苯基吩噻嗪具有较好的氧化还原可逆性、稳定性以及相对较高的工作电压,我们以苯基吩噻嗪为基础,在不同位置引入不同种类、数量的拉电子基团提高其衍生物电位...
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３四种可充电电池的电池结构和电荷转移过?
，一—?１〇〇?＿??｜３〇〇＇ｖ－：：?：；－．?１?：?＾?：?？?－?－８０????．＂?￣?ｆ?Ｃ??！：〇ｙ—ｏｆｒ?．．?：：５??Ｂ５?＋２Ｌｒ／２ｅ－?？?－２０?｜??．迟?０????Ｉ???Ｉ?．?Ｉ???Ｉ?．＿＿Ｊ?．?Ｉ?．?Ｉ???Ｉ?．?Ｉ?．??〇?。??Ｑ?０?１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００?９００?１０００??Ｃｙｃｌｅ?Ｎｕｍｂｅｒ??图１．５Ｌａｗｓｏｎｅ?（绿色粉末）作为活性材料，锂离子电池的循环周期，显示出在１０００个连续??循环中保持稳定的充电／放电比容量［２７１??在有机电池电极材料的研究中，研宄人员发现蒽醌在电压和容量方面都具有??很高的稳定性。Ｘｕ等人证明了双重磺化蒽醌在钾离子电池中的可用性［３１］，它能够??改善电池的工作性能，使其具有稳定的电压和良好的初始容量，但在８０个循环周??期后容量下降明显，损失率为７０％［３２］。另外，将喹啉（１，４－二羟基蒽醌）与２－［ｌＨ＿口引??哚－２－基（１Ｈ－Ｂ引噪－３－基）甲基］苯酚混合，形成了由两种有机活性物质组成的有机电??池电极材料，但其电压曲线并不稳定。Ｔａｋｅｄａ等人证明了另一种蒽醌衍生物，其??芳香环内的碳原子被氮原子取代［３３］，在锂离子电池测试中显示出一个倾斜的电压??平台以及２５０?ｍＡｌｖｇ－１的初始比容量，在３０个循环后比容量下降了?４０％。在２０１４??年，四氰基－９，１０－蒽醌二甲烷（ＴＣＡＱ）作为一种聚合活性材料被应用于电池中，含??有ＴＣＡＱ分子的电池具有稳定的电压平台和良好的初始容量，但在
第一章?基于吲哚、吩噻嗪杂环化合物的高电位有机电池阴极材料的研宄??ｎｌ！＾?；；：（?：；ｌｓ??Ｋ＾ｊ?｜｜?０?２０?４０?６Ｄ?８０?１００?１２０?０?３０?４０?６０?ＢＯ?１００??ｙ?Ｃ?［ｍＡｈ?ａ?＇］?Ｃ?［ｍＡｈ?ｇ?＇］??图１．６电池的充放电曲线ＩＵ１??另外，还有一些醌类基团在电池中的应用比如二氨基和二硝基菲醌应用??在锂离子电池中，显示出不稳定的放电电压平台和快速的容量衰减［３５】。同样的，由??５，７，１２，１４－四氮杂－６，１３－并五苯醌为活性材料的锂离子电池在２５０个循环中显示出??多个放电电压平台和８０％的比容量损失率［３６］。Ｙａｏ等人提出了一种使用芘－??４，５，９，１０－四酮和Ｐｂ〇２作为氧化还原电极材料的电池，该电池的比容量高达３５０??ｍＡｌｖｇ＇在１５００个循环中仅损失５％的比容量，并且具有优异的倍率性能，如图??１．７所示丨３７１。??Ｘ?Ｉ?４００?￣￣??＼￣〈?ｆ?沁。山“ｉ?｜?撕?．２０．Ｓ．ＫＬＣ／Ｋ??〇ｐ！：ｒ?：！?！：：ｔＫ??＼?／?Ｉ?ｔ?Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｊ?０?１００?２００?３００?４００??／）?Ｖ．?▲Ｃｈａｒｇｅ?Ｓｐｖｄｔａ?ｕｐａｏｔ，ｔｍＭ?？，??Ｍ?０?＾???１???１?１???１???ｒ＾？０?０?－Ｌ—ｉ????■■????—＊??°?°?０?３００?６００?９００?１．２００?１．Ｓ００?０１?１?Ｋ）??Ｃｙｃｌｅ?ｎｕｍｂｅｒ?Ｃｈａｑ＾ｃ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｒａｔｅ?（Ｃ）??图１．７在丨５００个连续的充放电循环中，比容量几乎
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池有机正极材料[J]. 陈军,丁能文,李之峰,张骞,钟盛文. 化学进展. 2015(09)
[2]锂离子电池聚合物正极材料研究进展[J]. 王运灿,罗琳,刘钰,郝建原. 化工进展. 2013(01)
本文编号：3272255
【文章来源】：苏州大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３四种可充电电池的电池结构和电荷转移过?
，一—?１〇〇?＿??｜３〇〇＇ｖ－：：?：；－．?１?：?＾?：?？?－?－８０????．＂?￣?ｆ?Ｃ??！：〇ｙ—ｏｆｒ?．．?：：５??Ｂ５?＋２Ｌｒ／２ｅ－?？?－２０?｜??．迟?０????Ｉ???Ｉ?．?Ｉ???Ｉ?．＿＿Ｊ?．?Ｉ?．?Ｉ???Ｉ?．?Ｉ?．??〇?。??Ｑ?０?１００?２００?３００?４００?５００?６００?７００?８００?９００?１０００??Ｃｙｃｌｅ?Ｎｕｍｂｅｒ??图１．５Ｌａｗｓｏｎｅ?（绿色粉末）作为活性材料，锂离子电池的循环周期，显示出在１０００个连续??循环中保持稳定的充电／放电比容量［２７１??在有机电池电极材料的研究中，研宄人员发现蒽醌在电压和容量方面都具有??很高的稳定性。Ｘｕ等人证明了双重磺化蒽醌在钾离子电池中的可用性［３１］，它能够??改善电池的工作性能，使其具有稳定的电压和良好的初始容量，但在８０个循环周??期后容量下降明显，损失率为７０％［３２］。另外，将喹啉（１，４－二羟基蒽醌）与２－［ｌＨ＿口引??哚－２－基（１Ｈ－Ｂ引噪－３－基）甲基］苯酚混合，形成了由两种有机活性物质组成的有机电??池电极材料，但其电压曲线并不稳定。Ｔａｋｅｄａ等人证明了另一种蒽醌衍生物，其??芳香环内的碳原子被氮原子取代［３３］，在锂离子电池测试中显示出一个倾斜的电压??平台以及２５０?ｍＡｌｖｇ－１的初始比容量，在３０个循环后比容量下降了?４０％。在２０１４??年，四氰基－９，１０－蒽醌二甲烷（ＴＣＡＱ）作为一种聚合活性材料被应用于电池中，含??有ＴＣＡＱ分子的电池具有稳定的电压平台和良好的初始容量，但在
第一章?基于吲哚、吩噻嗪杂环化合物的高电位有机电池阴极材料的研宄??ｎｌ！＾?；；：（?：；ｌｓ??Ｋ＾ｊ?｜｜?０?２０?４０?６Ｄ?８０?１００?１２０?０?３０?４０?６０?ＢＯ?１００??ｙ?Ｃ?［ｍＡｈ?ａ?＇］?Ｃ?［ｍＡｈ?ｇ?＇］??图１．６电池的充放电曲线ＩＵ１??另外，还有一些醌类基团在电池中的应用比如二氨基和二硝基菲醌应用??在锂离子电池中，显示出不稳定的放电电压平台和快速的容量衰减［３５】。同样的，由??５，７，１２，１４－四氮杂－６，１３－并五苯醌为活性材料的锂离子电池在２５０个循环中显示出??多个放电电压平台和８０％的比容量损失率［３６］。Ｙａｏ等人提出了一种使用芘－??４，５，９，１０－四酮和Ｐｂ〇２作为氧化还原电极材料的电池，该电池的比容量高达３５０??ｍＡｌｖｇ＇在１５００个循环中仅损失５％的比容量，并且具有优异的倍率性能，如图??１．７所示丨３７１。??Ｘ?Ｉ?４００?￣￣??＼￣〈?ｆ?沁。山“ｉ?｜?撕?．２０．Ｓ．ＫＬＣ／Ｋ??〇ｐ！：ｒ?：！?！：：ｔＫ??＼?／?Ｉ?ｔ?Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｊ?０?１００?２００?３００?４００??／）?Ｖ．?▲Ｃｈａｒｇｅ?Ｓｐｖｄｔａ?ｕｐａｏｔ，ｔｍＭ?？，??Ｍ?０?＾???１???１?１???１???ｒ＾？０?０?－Ｌ—ｉ????■■????—＊??°?°?０?３００?６００?９００?１．２００?１．Ｓ００?０１?１?Ｋ）??Ｃｙｃｌｅ?ｎｕｍｂｅｒ?Ｃｈａｑ＾ｃ－ｄｉｓｃｈａｒｇｅ?ｒａｔｅ?（Ｃ）??图１．７在丨５００个连续的充放电循环中，比容量几乎
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池有机正极材料[J]. 陈军,丁能文,李之峰,张骞,钟盛文. 化学进展. 2015(09)
[2]锂离子电池聚合物正极材料研究进展[J]. 王运灿,罗琳,刘钰,郝建原. 化工进展. 2013(01)
本文编号：3272255
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3272255.html
教材专著
