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作为锂电池正极材料研究的一个新方向,有机多硫化物是20世纪80年代末才发展起来的一种新型材料.聚有机多硫化物既有较高理论比容量,又具有导电性能,因而聚有机多硫化物有望成为高比能量锂电池新的正极材料.基于"主链导电、侧链储能"的构思,总装备部防化研究院的杨裕生院士设计了一类新的聚有机多硫化物,本论文在这一设计思想指导下,合成了多硫代聚苯乙炔和多硫代聚对苯乙炔两种化合物,并对其电化学性能进行了初步研究.本文以苯乙炔为原料,聚合得到聚苯乙炔;随后通过氯代和硫代两步反应得到了多硫代聚苯乙炔,其含硫量高达82.06%.采用红外光谱、拉曼光谱和元素分析对其结构进行了表征.本论文较为系统地探索了实验条件(温度、湿度、催化剂、助催化剂和溶剂)对反应的影响,确定了各步反应的最佳实验条件.通过模拟电池的组装,初步研究了多硫代聚苯乙炔的电化学性能.讨论了含硫量对体系电化学性能的影响,研究结果表明多硫代聚苯乙炔的比容量随着含硫量的增加而增加.硫含量为82.06%的多硫代聚苯乙炔,在电流密度为0.05mA/cm<2>时比容量可达801mAh/g,在20个循环后比容量仍可保持324mAh儋.比较了铝箔、铜箔和镍箔三种不同集流体对多硫代聚苯乙炔/锂电池放电性能的影响,确定了以上电池体系的最佳集流体为铝集流体.比较了活性物质、导电剂和粘合剂配比对电池体系电化学性能的影响,确定了活性物质、导电剂、粘合剂的最佳配比为:55:35:10.以浓盐酸、多聚甲醛和氯磺酸为原料合成了氯甲基醚,氯甲基醚与氯苄反应得到1,4-双氯甲基苯,在碱性条件下通过脱氯化氢反应得到聚对苯乙炔.以合成的聚对苯乙炔为原料,在多硫代聚对苯乙炔的合成时,我们尝试了两种不同的途径:一种方法是通过氯代、硫代两步反应来合成,得到了含硫量为70.62%的硫代聚对苯乙炔;另一种方法是将聚对苯乙炔与单质硫混合均匀后置于管式炉中,在氮气保护下,以不同温度(150℃、200℃、250℃、300℃、350℃)加热,得到的多硫代聚对苯乙炔含硫量最高达87.13%.采用红外光谱、拉曼光谱、元素分析和扫描电镜对其结构进行了表征.聚对苯乙炔的合成反应见图2,图3为高温烧结法合成多硫代聚对苯乙炔的反应方程式,图4为氯代、硫代反应法合成多硫代聚对苯乙炔的反应方程式.探索性地研究了多硫代聚对苯乙炔的各步反应,系统考察了反应条件(催化剂用量、反应温度、溶剂)对反应的影响.多硫代聚对苯乙炔的电化学性能研究表明,300℃条件下合成的多硫代聚对苯乙炔,在0.05mA/cm<2>电流密度下首放比容量达到了779mAh/g,20个循环后的比容量仍能保持312mAh/g,其首放比容量和循环性能都优于其它反应条件下合成的多硫代聚对苯乙炔;而对其结构的研究表明,大部分的硫是以多硫链的形式连接在聚对苯乙炔骨架上的,这与设计的多硫代聚对苯乙炔的结构相符,从而在实验上为"主链导电、侧链储能"的设计思路提供了技术支持.