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有机电池是一种具有应用前景的新型储能电源,但是其面临着有机电极材料在电解液中溶解的问题。电极材料的溶解和穿梭效应会造成电池容量衰减、库伦效率降低、循环寿命缩短。这些都严重限制了有机电池的发展和实际应用,所以抑制有机电极材料溶解是当务之急。
常见抑制电极材料溶解的策略有在电极材料和电解液间加一层保护膜、制备聚合物电极材料等。受到前期工作的启发,我们利用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸钠)(PEDOT:PSS)和聚环氧乙烷(PEO)制备了一种自支撑的致密保护膜(PPF)。通过调整PEDOT:PSS和PEO的比例,我们可以调控PPF保护膜的厚度和抑制溶解的效果。同时,我们利用典型的有机电极材料5,7,12,14-并五苯四酮(PT)为例来验证该保护膜的性能,结果证明该保护膜能有效抑制小分子电极材料的溶解、提升电池的循环稳定性(循环100次后PT电极的容量依然稳定在201.4mAhg-1)。值得注意的是,该方法不仅能有效抑制电极材料的溶解和穿梭效应、提升电池性能,而且极大地简化了保护膜的制备流程,使得该保护膜可能应用于工业生产。同时该方法具有一定普适性,能应用于不同有机电极材料的保护。
采用聚合物作为电极材料也是降低电极材料溶解性的有效方法。该方法常用于醌类有机电极材料中,但是它们放电电压普遍较低,难以满足人们对高电压电池的需求。甲基吩嗪(DMPZ)是一种具有高容量和高电压的新型正极材料,但是其也面临在电解液中溶解的问题,所以我们通过设计将其聚合成聚合物(p-DMPZ)就能有效解决这一问题。该聚合物是通过将DMPZ从两端聚合而成,聚合后中间没有非活性连接官能团。这种聚合方式成功避免了非活性连接官能团的引入,提升了电极材料的容量,实际获得的容量高达154mAhg-1(速率为2C)。P-DMPZ成功解决了DMPZ在电解液中溶解的问题,提升了电池的电化学性能。
常见抑制电极材料溶解的策略有在电极材料和电解液间加一层保护膜、制备聚合物电极材料等。受到前期工作的启发,我们利用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸钠)(PEDOT:PSS)和聚环氧乙烷(PEO)制备了一种自支撑的致密保护膜(PPF)。通过调整PEDOT:PSS和PEO的比例,我们可以调控PPF保护膜的厚度和抑制溶解的效果。同时,我们利用典型的有机电极材料5,7,12,14-并五苯四酮(PT)为例来验证该保护膜的性能,结果证明该保护膜能有效抑制小分子电极材料的溶解、提升电池的循环稳定性(循环100次后PT电极的容量依然稳定在201.4mAhg-1)。值得注意的是,该方法不仅能有效抑制电极材料的溶解和穿梭效应、提升电池性能,而且极大地简化了保护膜的制备流程,使得该保护膜可能应用于工业生产。同时该方法具有一定普适性,能应用于不同有机电极材料的保护。
采用聚合物作为电极材料也是降低电极材料溶解性的有效方法。该方法常用于醌类有机电极材料中,但是它们放电电压普遍较低,难以满足人们对高电压电池的需求。甲基吩嗪(DMPZ)是一种具有高容量和高电压的新型正极材料,但是其也面临在电解液中溶解的问题,所以我们通过设计将其聚合成聚合物(p-DMPZ)就能有效解决这一问题。该聚合物是通过将DMPZ从两端聚合而成,聚合后中间没有非活性连接官能团。这种聚合方式成功避免了非活性连接官能团的引入,提升了电极材料的容量,实际获得的容量高达154mAhg-1(速率为2C)。P-DMPZ成功解决了DMPZ在电解液中溶解的问题,提升了电池的电化学性能。