隨著電動(dòng)汽車和大規(guī)模電網(wǎng)的快速發(fā)展，高功率鋰離子電池已成為近年來的重要研究方向。由于商業(yè)化的負(fù)極材料石墨的理論比容量較低，極大地限制了鋰離子電池的能量密度，因此，急需開發(fā)高比容量新型負(fù)極材料以滿足電池能量密度的發(fā)展要求。導(dǎo)電性聚合物作為一類重要的聚合物材料，其結(jié)構(gòu)和組成可控，具有柔性，在循環(huán)過程中可緩解電極反應(yīng)產(chǎn)生的應(yīng)力，被廣泛應(yīng)用在電池領(lǐng)域。聚吡咯（PPy）作為一種典型的p型導(dǎo)電聚合物表現(xiàn)出高的導(dǎo)電性，并且制備方法簡(jiǎn)單而備受研究人員青睞，但是，較差的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和低的比容量限制了PPy在高功率鋰離子電池中的應(yīng)用。
最近，西安交通大學(xué)杜顯鋒教授團(tuán)隊(duì)和新加坡南洋理工大學(xué)曹迅助理研究員通過微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和雜原子摻雜技術(shù)制備了氯離子（Cl-）和甲基橙陰離子（MO-）共摻雜的管狀PPy聚合物，并將其作為負(fù)極材料用于鋰離子電池。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)該P(yáng)Py負(fù)極具有出人意料的電化學(xué)性能，在電流密度為200 mA g-1時(shí)可逆放電比容量為2067.8mAh g-1，甚至在10 A g-1時(shí)的比容量也高達(dá)1026 mAh g-1，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高能量密度（724 Wh kg-1）和功率密度（7237 W kg-1）。結(jié)合GITT、變溫EIS和CV測(cè)試結(jié)果表明，Cl-和MO-共摻雜可以提高吡咯鏈的有序度和共軛長(zhǎng)度，形成豐富的導(dǎo)電疇，增加吡咯基體內(nèi)部的導(dǎo)電通道和活性位點(diǎn)，從而獲得電荷快速轉(zhuǎn)移、低離子轉(zhuǎn)移能壘和快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。另外，PPy的柔性和管狀中空結(jié)構(gòu)可有效緩解鋰離子插入/脫出過程中的體積變化，維持電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。該方法為探索高能量/功率密度聚合物鋰離子電池提供了一種新的思路。 論文信息 Tubular Polypyrrole with Chloride Ion Dopants as an Ultrafast Organic Anode for High-Power Lithium-Ion Batteries Dr. Mingbo Ma, Prof. Xianfeng Du, Xizi Chen, Sen Liang, Dr. Zhongshuai Liang, Zhuo Li, Dr. Xun Cao, Dr. Shan Huang, Dr. Yuehong Xie, Dr. Shixin Wang, Dr. Jingjing Ma, Prof. Lilong Xiong ChemSusChem DOI: 10.1002/cssc.202202174
