2导电高分子在作为电极材料方面的应用.ppt

1、导电高分子在作为电 极材料方面的应用,一、化学合成聚(3-甲基噻吩) 二、粘合剂在电极方面的应用 三、高分子在染料敏化钠晶TiO2 太 阳电池中的应用 四、聚苯胺导电材料在二次电池电极材料中的应用,一、化学合成聚(3-甲基噻吩),其主要运用是制备复合电极：按一定比例称取聚(3-甲基噻吩)、乙炔黑（由于乙 炔黑的量很少，因此在电容方面的作用可以忽略不计，主要用于提高复合膜的电导）、P(VDF-HFP)，加入 N- 甲基吡咯烷酮（NMP）溶解成一悬浊液，滴加适量丙 酮使之粘度下降，高速搅拌 2 h。蒸发部分丙酮使悬浊液达到一定粘度。将此悬浊液涂于石墨电极（电流收 集器）上，待晾干后，抽真空，保持数

2、小时。所得的 复合膜中各组分比例为：55.0%聚(3-甲基噻吩)、42.4% P(VDF-HFP)、2.6%导电碳黑。,二、粘合剂在电极方面的应用,镉镍蓄电池电极片目前较普遍采用的是正极以泡沫镍、负极以穿孔钢带为集流体，然后利用粘合剂分别将正、负极活性物质调成粘稠度适中的浆料，填充到泡沫镍或者涂到穿孔钢带的表面，干燥后再利用滚压机将极片滚压到一定的厚度，剪切成适当的尺寸。,三、高分子在染料敏化钠晶TiO2 太阳电池中的应用,染料敏化纳晶 TiO2太阳电池是一种极具竞争力的新型太阳能电池 ,它主要由三部分组成 :染料敏化的 TiO2纳晶电极 、电解质和对电极 ,每一组成部分又由几种材料组成 ,每

3、一种材料都在电池将太阳能转化为电能的过程中发挥特定的作用 。为了进一步降低成本 、改善性能 ,用高分子材料代替其中的一种或几种组成材料，经过适当改性的高分子材 料 ,这样电池除具备优异的机械加工性能外 ,还具备像金属与半导体一样的光 、电及电磁性能 。,基于聚对苯二甲酸乙二醇酯( PET) 的柔性电极制备纳晶 TiO2多孔薄膜电极的传统方法：是将TiO2胶体溶液涂敷在导电玻璃基底上 ,再经过高温 烧结 (400450 ),使TiO2颗粒之间以及TiO2颗粒与导电基底之间结合牢固 ,并且可以去除有机残留物 ,从而提高纳TiO2多孔薄膜内电子的输运速 度及电极的稳定性。但导电玻璃重量大 ,易破碎

4、, 不易加工 ,给染料敏化纳晶TiO2太阳电池的实际应 用带来了很大的不便 。近年来 ,基于高分子材料的 柔性电极以其重量轻 可随意变形以及价格低等优 点引起了人们的广泛关注 。,图1 染料敏化纳晶太阳电池结构及工作原理示意图 ( Ecb :半导体的导带边; Evb :半导体的价带边; D、D 3 :分别是染料的基态和激发态; I - / I - 3 :氧化还原电解质,四、聚苯胺导电材料在二次电池电极材料中的应用,聚苯胺的结构特性： 聚苯胺是由还原单元,和氧化单元,构成,其结构式为,聚苯胺在二次电池正电极材料中的应用,聚苯胺电极正极材料在二次电池中既可以通过阴离子掺杂(即P 型掺杂) 也可以通

5、过阳离子掺杂(即n 型掺杂) 来实现其充放电功能。聚苯胺近年来在电极材料方面的应用性研究很多,可见,通过改变掺杂剂的种类或是使用合适的大分子模板制备出来的聚苯胺,都可以直接作为锂离子二次电池的正极材料加以应用。聚苯胺正极材料与无机材料的复合材料一般而言有以下三种方法: (1) 简单的物理混合; 、 (2) 将聚合物溶解,然后加入无机物混合,涂布,除去溶剂; (3) 将聚合物单体溶解,加入无机物,然后聚合。 加入的无机物一般采用电化学活性较高的氧化物正极材料如WO3 、TiO2 、MnO2 、V2 O5,苯胺在二次电池负极材料中的应用,对锂二次电池的充放电过程进行分析可发现:充电时,Li+从正极

6、脱嵌经过电解质进入负极,同时电子的补偿电荷从外电路供给到负极;放电时则相反,Li+从负极脱嵌 ,经过电解质嵌入正极。在正常充放电情况下,Li+在层状结构的碳负极材料的层间嵌入和脱出只应引起层面间距的变化,而不破坏晶体结构,即在充放电过程中,负极材料的化学结构基本改变。由此可见,为了提高电池性能,选用的碳负极材料应符合以下要求:(1) 锂储存量高; (2) 锂在碳中的嵌入脱嵌反应快,即锂离子在固相内的扩散系数大,在电极/ 电解液界面的移动阻抗小; (3) 锂离子在电极材料中的存在状态稳定; (4) 在电池充放电循环中,碳负极材料体积变化小; (5) 电子导电性高; (6) 碳材料在电解溶液中不溶解。,参考文献： 1、吕国金杨兰生、张曼等 “ 贮氢电极粘合剂的选择及其进展 2、汪昆华 ,罗传秋. 聚合物近代仪器分析 M . 北京 : 清华大学出 版 社 ,1991 ,99 :20 44 3、夏和生. 超声辐射制备聚丙烯酸正丁酯和聚苯胺纳米