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铝离子二次电池(RAIBs)具有能量密度大、应用成本低、安全性高等优点,与锂离子电池相比,作为大规模电化学储能器件具有更广阔的发展前景。聚苯胺(PANI)是导电高分子聚合物的一种,具有合成方法简便、电导率高和物理性能优异等特点。PANI作为RAIBs正极的氧化还原活性已被相关报道证实,然而不同的制备方法和条件导致PANI结构、形貌的复杂多样性,这极大程度地影响其电化学性能。本课题使用氧化还原聚合法,通过采用不同种类酸制备多种质子化的PANI材料,并优化合成工艺确定最佳制备方案,探究其作为RAIBs正极的应用潜力。首先,本课题使用盐酸,硫酸和磷酸制备出PANI-HCl,PANI-H2SO4和PANI-H3PO4三种质子化PANI材料。其中,PANI-HCl材料拥有较好的电化学性能,在1 A g-1的电流密度下最高放电比容量为61 m Ah g-1(CE>99%),但200圈循环后容量快速衰减。其次,研究发现采用有机酸制备的PANI材料可以有效提升电池的循环稳定性。使用柠檬酸,2-萘磺酸和植酸制备的三种材料中,植酸制备的聚苯胺(PANI-PA)材料呈现出较好的电化学性能,在1 A g-1的电流密度下最高放电比容量为61 m Ah g-1,并稳定循环500圈,容量保持率约82%(CE>99%)。第三,优选植酸作为制备介质,通过改善合成和制备工艺可大幅提升Al/聚苯胺电池的能量密度和循环稳定性。针对PANI-PA的聚合时间进行优化改进,对合成的材料进行后续处理,发现在24h的聚合时间下,氨水还原处理18小时后制备的PANI-PA-24h+18h具有最高放电比容量为85 m Ah g-1,稳定循环2000圈循环后容量保持率约83%(CE>99%)。通过XRD,SEM和FTIR等物理表征手段与循环充放电、CV和EIS等电化学表征分析研究发现,PANI-PA材料是极具开发和应用潜力的RAIBs正极材料。相对于本课题中使用的无机酸和其他有机酸制备的PANI材料,聚合24小时并经过后续处理等方案优化制备工艺的PANI-PA材料在RAIBs体系中具有最高的能量密度和循环稳定性,表现出最佳的电化学性能。Al/PANI-PA电池较高的能量密度、优异的循环稳定性和良好的倍率性能表明聚苯胺在RAIBs中具有较高研究价值。本课题的研究工作为今后铝离子二次电池中正极材料的改进供了新的思路和研究方案。