氮氧自由基共轭聚合物的合成及性能研究*

巩萍萍,郭 鹏,同军锋,郭鹏智

(1.兰州交通大学 材料科学与工程学院，甘肃 兰州 730000;2.兰州交通大学 国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心，甘肃 兰州 730000)

目前，广泛使用的锂离子二次电池的正极活性材料通常为含金属锂的过渡氧化物，如LiNiO2、LiCoO2等，存在放电能力较差以及能量密度低，快速充放电困难，循环周期短，易燃，易爆炸等问题[1]。因此，发展新型的锂离子二次电池正极材料成为重要的研究课题。

有机自由基聚合物是一种侧链带有稳定自由基基团的高分子材料，能快速发生电子自交换反应，速率常数约为 10-1cm/s[2]，比二硫化物的氧化还原反应速率高几个数量级(～10-8cm/s)，并且这种材料结构稳定，因此被广泛的应用于锂离子二次电池正极材料的研究中[3-5]。首次应用于锂离子二次电池正极材料的有机自由基聚合物是聚(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-甲基丙烯酸酯-1-氮氧自由基)(PTMA)[6]，该自由基聚合物在充放电循环的过程中具有优异的倍率性能及循环稳定性，在储能领域有着潜在应用价值。但是，有机自由基聚合物也存在比容量和电导率较低的缺点，这限制了它们的进一步应用。近年来，有机自由基聚合物电极材料的研究工作主要集中在通过设计聚合物的结构，来提高材料的比容量和电导率等指标。此外，电极组成也可显著影响自由基聚合物电极的电化学性能。自由基聚合物的电导率通常较低，这需要大量的导电材料来改善电极的电导率。Kim等人[7]研究了不同PTMA的含量(20%、40%和60%)对采用Super-P为导电剂的PTMA电极电化学性能的影响。……