SCMs|原位聚合法构筑柔性聚三苯胺正极材料 助力高性能钠离子电池

聚三苯胺(PTPAn)因具有优异的氧化还原可逆性和结构多样性，被认为是极有前景的钠离子电池正极材料之一。然而，在实际应用中，大块体的PTPAn材料仍存在团聚和工作容量低的问题。近日，东华大学刘天西教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，通过原位聚合法将树叶状的PTPAn纳米片均匀地生长在碳纳米纤维(CNFs)表面，构建了一种自支撑的CNF@PTPAn复合电极。

本文还系统探索了CNF@PTPAn复合材料中枝叶结构的形成机理，证实了原位反应的氧化速率和生长程度对调控复合电极的形貌及其活性物质含量起了关键作用。通过截止容量分析发现，PTPAn活性材料与导电CNFs之间的高效复合可以提供快速的电子/离子传输通道，有助于增强电极的深度电化学反应过程。

由优化后的CNF@PTPAn复合材料所组装的钠离子半电池具有高比容量和稳定的倍率性能。在50 mA g⁻¹的电流密度下可达105 mA h g⁻¹，甚至在400 mA g⁻¹的高电流密度下循环500圈后仍能保持78 mA h g⁻¹的比容量。动力学分析证明，通过调控材料在低电压区域的离子存储行为，可以有效提升其电容主导的容量贡献和扩散系数。

以CNF@PTPAn为正极和CNFs为负极组装的柔性CNF基全电池，在938 W kg⁻¹功率密度下表现出60 W h kg⁻¹的高能量密度。基于此，该设计有望为获得先进的自支撑电极体系提供更多的可能性。

文章信息

Mo, L., Zhou, G., Ge, P. et al. Flexible polytriphenylamine-based cathodes with reinforced energy-storage capacity for high-performance sodium-ion batteries. Sci. China Mater. (2021). https://doi.org/10.1007/s40843-021-1718-2

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