吡咯并吡咯基聚合物电极材料的制备及其锂电性能的研究

发布时间：2021-04-29 16:15

　　目前,锂离子电池的研究已经达到瓶颈,且有毒的金属盐会对环境造成破坏,不符合可持续发展的理念。因此发展资源丰富,环境友好的新型储能电极材料势在必行。有机电极材料的兴起为锂离子电池的发展带来了曙光。如今,有机电极材料中最具代表性的是羰基化合物和导电聚合物,它们已经作为电极材料被应用了几十年,各有优劣。羰基化合物作为锂离子电池电极材料是通过可逆的氧化还原反应进行储能,保证了锂离子电池客观的容量,但是其碳氧阴离子不稳定,需要连接有利于稳定的共轭官能团。导电聚合物作为锂离子电池的电极材料,凭借共轭体系可以实现快速高效的电荷转移,但是其反应活性和储能容量不足,难堪大用。本文研究了既具有羰基化合物性质,又具有导电聚合物共轭结构的吡咯并吡咯基化合物。同时,利用聚合物不易溶于有机溶剂的特点,制备了具有良好稳定性的吡咯并吡咯基聚合物,探究其在锂离子电池中的应用。为进一步提高电极材料的稳定性和电导率等性质,将吡咯并吡咯基聚合物与石墨烯复合,获得了具有更高的稳定性和容量性能的锂离子电池负极材料。具体内容如下:1.吡咯并吡咯基聚合物的合成及其在锂电中的应用:利用Suzuki反应制备了在N位含有己基和乙酸叔丁酯基... 

【文章来源】：山东理工大学山东省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 锂离子电池的概述
        1.2.1 锂离子电池的发展历程
        1.2.2 锂离子电池的构造及原理
        1.2.3 有机电极锂离子电池的工作原理
    1.3 有机电极材料的研究进展
        1.3.1 导电聚合物
        1.3.2 有机羰基化合物
        1.3.3 有机硫化合物
        1.3.4 有机自由基化合物
    1.4 导电聚合物电极的研究进展
        1.4.1 聚吡咯(PPy)
        1.4.2 聚噻吩(PTh)
        1.4.3 聚苯胺(PANI)
    1.5 有机羰基聚合物电极的研究进展
        1.5.1 有机羰基聚合物的分类
        1.5.2 有机羰基聚合物的充放电机理
        1.5.3 提高材料电化学性能的方法
    1.6 本文选题依据及主要研究内容
第二章 实验方法
    2.1 实验仪器与试剂
    2.2 材料表征
        2.2.1 X-射线粉末衍射
        2.2.2 傅里叶变换红外光谱
        2.2.3 核磁共振氢谱
        2.2.4 扫描电子显微镜
        2.2.5 透射电子显微镜
    2.3 电化学测试
        2.3.1 锂离子电池的组装
        2.3.2 循环伏安测试
        2.3.3 恒流充放电测试
        2.3.4 电化学阻抗测试
        2.3.5 循环稳定性测试
第三章 吡咯并吡咯基聚合物的制备及其在锂电中的应用
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 吡咯并吡咯二酮噻吩(TDPP)的制备
        3.2.2 中间体单元的制备
        3.2.3 聚合物的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 聚合物材料的形貌分析
        3.3.2 聚合物材料的结构特征
        3.3.3 聚合物材料的电化学性能分析
        3.3.4 聚合物材料的容量贡献分析
        3.3.5 聚合物材料的电导率分析
        3.3.6 聚合物材料的倍率性能与循环稳定性分析
    3.4 本章小结
第四章 吡咯并吡咯基聚合物/还原氧化石墨烯复合材料的制备及其在锂电中的应用
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 氧化石墨烯的制备
        4.2.2 聚合物/还原氧化石墨烯复合材料的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 复合材料的形貌分析
        4.3.2 复合材料的结构特征
        4.3.3 复合材料的电化学性能分析
        4.3.4 复合材料的容量贡献分析
        4.3.5 复合材料的电导率分析
        4.3.6 复合材料的倍率性能与循环稳定性分析
    4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
附录 :中间化合物的表征图谱
在读期间公开发表的论文
致谢



本文编号：3167781