刘㊀学ａ㊀马㊀华ａ㊀徐㊀恒ａ㊀计海聪ａ㊀王㊀栋ａꎬｂ∗
(ａ武汉纺织大学材料科学与工程学院ꎬ湖北省纺织新材料及其应用重点实验室㊀武汉４３０２００ꎻｂ东华大学化学化工与生物工程学院㊀上海２０１６２０)大数据风控的营销
摘㊀要㊀高性能的柔性锂离子电池对可穿戴电子设备的发展具有重要意义ꎮ采用化学氧化法在聚对苯二甲酸乙二醇酯(ＰＥＴ)无纺布基材上原位聚合聚吡咯(ＰＰｙ)ꎬ并通过控制反应条件得到不同形貌的聚吡咯电极材料ꎮ当反应体系中剪切力较小时ꎬ得到纳米线状聚吡咯(ＰＰｙ￣ＮＷ/ＰＥＴ)ꎬ反之ꎬ为纳米颗粒形貌的聚吡咯(ＰＰｙ￣ＮＰ/ＰＥＴ)ꎮＰＰｙ纳米线的平均直径为４６０ｎｍꎬ在包覆ＰＥＴ纤维的同时相互交叠ꎬ形成了三维网状导电通道ꎮ该ＰＰｙ/ＰＥＴ可以直接作为无粘结剂的柔性电极材料ꎮ电化学测试结果表明ꎬＰＰｙ￣ＮＷ/ＰＥＴ电极材料的性能更优异ꎬ其首次放电和充电的比容量分别为１２４和９８ｍＡ ｈ/ｇꎬ且具有良好的柔性和稳定性ꎮ本文对柔性㊁轻质电极材料的制备及其在储能领域的应用提供了很好的思路ꎮ盐酸二氟沙星
关键词㊀聚吡咯ꎻ无纺布ꎻ柔性ꎻ锂离子电池
中图分类号:Ｏ６４６㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１０００￣０５１８(２０２０)０５￣０５５５￣０７
三星d988ＤＯＩ:１０.１１９４４/ｊ.ｉｓｓｎ.１０００￣０５１８.２０２０.０５.１９０３０４
２０１９￣１１￣１４收稿ꎬ２０２０￣０１￣０３修回ꎬ２０２０￣０２￣２０接受国家自然科学基金(５１８７３１６６)资助项目
通讯联系人：王栋ꎬ教授ꎻＴｅｌ:０２７￣５９３６７６９１ꎻＥ￣ｍａｉｌ:ｗａｎｇｄｏｎ０８＠１２６.ｃｏｍꎻ研究方向：纳米纤维材料的设计和应用柔性可穿戴电子设备(如柔性显示器㊁电子皮肤㊁电子纸㊁传感器等)的快速发展ꎬ需要高性能的储能设备来提供保障[１￣４]ꎮ锂离子电池具有高的能量密度㊁良好的功率密度㊁长循环寿命和环境友好的优势[５￣８]ꎮ而传统的锂离子电池电极材料的制备过程往往将电极活性材料㊁导电剂和粘结剂涂覆在金属箔(如铜和铝)的集流体上ꎬ粘结剂在降低材料电导率的同时ꎬ还可能与电解液发生副反应[９￣１１]ꎮ因此ꎬ柔性自支撑的电极材料更有利于提高锂离子电池的电化学性能ꎮ这些柔性电极材料包括基于碳纳米管㊁石墨烯㊁碳布和织物等的复合材料[１２￣２３]ꎮＹａｎｇ课题组[９]通过静电纺丝制备了柔性无粘结剂的Ｎ㊁Ｏ元素共掺杂的碳纳米纤维ꎬ其在电流密度为５和１０Ａ/ｇ的电流密度下ꎬ首次容量分别为２０００和７５５ｍＡ ｈ/ｇꎮＷｕ课题组[１４]将三维阵列ＮｉＣｏ２Ｏ４生长在碳布上ꎬ并进一步通过物理气相沉积在表面无定形碳层改性ꎬ制备了ＮｉＣｏ２Ｏ４＠Ｃ/碳布柔性电极材料ꎬ该电极在５００ｍＡ/ｇ的电流密度下循环１００周ꎬ容量仍高达５３５ ４７ｍＡ ｈ/ｇꎬ具有良好的循环稳定性ꎮ当电流密度再次回到５０ｍＡ/ｇ时ꎬＳ掺杂石墨烯的可逆容量仍高达１０９６ｍＡ ｈ/ｇꎬ显示出良好的倍率性能[２４]ꎮ与这些导电基底相比
ꎬ聚对苯二甲酸乙二醇酯(ＰＥＴ)无纺布织物具有产量高㊁成本低㊁原料来源广和轻质等优点ꎬ且纤维无序分布构成的多孔网络结构有利于离子和电解液的传输ꎮ但织物本身导电性较差ꎮＳｏｎｇ课题组[２５]通过喷雾的方法将Ａｇ纳米线和钛酸锂修饰在ＰＥＴ的表面ꎮＷａｎｇ课题组[２６]采用化学镀Ｎｉ的方法来提高聚酯织物的导电性ꎮ而将电极活性材料和导电材料同时包覆在纤维表面且保证其在电极表面的均匀性和牢固性仍具有挑战性ꎮ另外ꎬ电极材料的附着需要能够维持ＰＥＴ基材本身的柔性ꎬ以及电极材料还需要在弯折或机械形变的同时保持其电化学稳定性ꎮ
导电聚合物不仅具有金属和半导体的电学性质ꎬ还具有一定的柔性和可加工性ꎮ如聚苯胺㊁聚吡咯(ＰＰｙ)和聚噻吩等ꎮ本文通过化学氧化法在ＰＥＴ无纺布基材上原位聚合上导电ＰＰｙꎬ通过控制反应条件使聚合在ＰＥＴ基材上ＰＰｙ具有不同的形貌ꎬ分别为纳米颗粒(ＮＰ)状和纳米线(ＮＷ)状ꎬ并在此基础上研究了材料的电化学性能ꎮ
第３７卷第５期EJ-200
成功之路的动物>方仓医院应用化学
Ｖｏｌ.３７Ｉｓｓ.５
２０２０年５月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｍａｙ２０２０
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