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可导电性聚合物黏结剂材料:芘甲基丙烯酸酯

时间:2019-06-11 21:23来源:海猎人
  1. 芘甲基丙烯酸酯
多环芳香烃,包括蒽和芘,都是有机半导体,由于其具有高电导率和荧光性,已被应用于光电设备中。芘分子连接在柔性骨架上,可以较容易发生自组装,形成有序结构,通过芳香基团的堆积力进一步增强导电性[98]

柔性骨架结构促进芘和硅纳米颗粒之间的相互作用。另外,侧链芘和柔性骨架增加了可加工性和降低了溶液黏度。如图4.41所示,PPy聚合物在体积变化过程时完全覆盖在硅纳米颗粒表面,减少了硅纳米颗粒和电解液的接触,阻碍了电解液的连续消耗[99]。因此,芘基聚合物黏结剂可提高电极上SEI膜的稳定性。
 
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有研究表明,包含少量纳米硅的石墨负极被认为是下一代新型高能量密度锂离子电池负极材料之一,其中纳米硅可以提高混合电极的比容量,尤其是高振实密度的纳米硅材料具有很小的比表面积和最小的首圈容量损失[IW)]»这就要求黏结剂在很小的比表面积上的黏附力要能够维持循环过程中剧烈的体积变化。含芘基的均聚物聚(1-芘甲基丙烯酸甲酯)[PPy,图4.42(a)]作为导电聚合物黏结剂应用在纳米硅/石墨复合电极中,表现出了稳定的循环性能。另一种新型的聚合物黏结剂聚(1-芘甲基丙烯酸酯)-co-甲基丙烯酸[PPyMAA,图4.42(b)]也被成功应用在高振实密度的纳米硅负极上。其中甲基丙烯酸(MAA) 不会改 变最低未占据分子轨道(LUMO) 的功能或降低PPy均聚物的黏附性。由 MAA 和芘共聚物提供的电导率和黏附力可使高振实密度的纳米硅负极具有良好的循 环性。 另外,可通过加入特定功能的基团在侧链上进一步修饰芘基聚合物的性能, 从而提高对电极的黏结性和适应其体积膨胀而改善稳定性。侧链加入环氧乙烷形 成的导电聚合物黏结剂[PPyE, 图4.42 (c ) ] 可以保持循环过程中电极的机械完 整性和硅界面的稳定性,装配的电池由于导电聚合物黏结剂的自组装固态纳米结 构而具有很高的容量和优良的倍率性能。一种同时具有电导率和黏附力的多功 能导电聚合物黏结剂可以保证高振实密度纳米硅负极长期稳定的循环性能,但这 种黏结剂可能与电极材料发生电荷转移,影响电池的长期稳定性。

 

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