鈉離子電池用有機共軛羰基正極材料與希夫堿類負極材料的制備及性質研究.pdf

1、有機共軛羰基聚合物因具有高理論比容量與電解液中的低溶解性而被用作鈉離子電池正極上；希夫堿類化合物則因具有較低的氧化還原電勢成為新型的儲鈉負極材料。然而，小分子羰基化合物和小分子希夫堿類化合物在電解液中有較高的溶解度，儲鈉時會引起比容量的嚴重衰減。利用合適的條件制備相應的聚合物材料是改善溶解性問題的有效途徑。將小分子有機化合物與導電性好的碳材料復合不僅能改善有機材料的導電性，還能有效緩解其溶解性問題。本文主要圍繞共軛羰基化合物和希夫堿類化

2、合物的制備和性能研究，研究內(nèi)容和結果如下：
　　(1)采用一步縮聚法制備了羰基聚合物聚酰亞胺(PI)，進而系統(tǒng)分析了PI作為鈉離子電池正極材料在三種電解液體系(NaPF6/EC:DMC、NaClO4/EC:DMC和NaClO4/EC:PC)中的電化學性質，研究發(fā)現(xiàn)，由于PI在NaClO4/EC:PC中具有最高的離子電導率，其在NaClO4/EC:PC中表現(xiàn)出最高的初始比容量(110 mAh g-1)及最優(yōu)的倍率性能。所有電流密度下

3、，PI在NaClO4/EC:PC中的比容量都明顯高于另兩種電解液，當電流密度為2C時，其放電比容量為100 mAh g-1；在大倍率8C時，仍有89 mAh g-1的放電比容量。
　　(2)以水楊醛、乙二胺與乙酸鈷為原料制備了水楊醛基希夫堿鈷配合物(SSB(Co)(Ⅱ))，以此配合物為前驅體與還原后的氧化石墨烯(rGO)復合，得到水楊醛基希夫堿鈷/石墨烯復合物(SSB(Co)(Ⅱ)/rGO)。研究發(fā)現(xiàn)，小分子SSB(Co)(Ⅱ)與

4、rGO復合之后電化學性能提高明顯，由于SSB(Co)(Ⅱ)分散在石墨烯的三維導電網(wǎng)絡中，能大幅度提高SSB(Co)(Ⅱ)的導電性，石墨烯的三維結構將復合物包覆在其中能加固活性物質，有效降低小分子有機化合物在電解液中的溶解度。在0.2C時，SSB(Co)(Ⅱ)/rGO的放電比容量可達155 mAh g-1，100圈循環(huán)之后比容量達到136 mAh g-1，對應的容量保持率為87.7％。1C和2C電流密度時其放電比容量分別為95和76 mA

5、h g-1，表現(xiàn)出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率特性。
　　(3)采用兩步法以水楊醛、乙二胺和甲醛為原料制備水楊醛基聚希夫堿化合物(SPSB)，并與乙酸鈷配合得到水楊醛基聚希夫堿金屬鈷配合物(SPSB(Co)(Ⅱ))。研究發(fā)現(xiàn)，在0.2C時，SPSB放電比容量為181 mAh g-1，循環(huán)100圈后放電比容量達到103 mAh g-1，對應容量保持率為57%。在2C、4C與8C下其放電比容量分別為77、64和49 mAh g-1，表現(xiàn)出良