電池正極、負極高性能聚合物助力全有機塑料電池的研究

　　最近，新加坡南洋理工大學的張其春教授課題組設計了一種新型的具有電化學活性的聚合物電極材料 (C6O2S2)n （PDB）。得益于其獨特的梯狀苯醌和硫醚的有機分子構型，所制備的柔性PDB電極既可以用于電池正極也可以用于負極。

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　　在他們前期對此聚合物作為負極材料的研究基礎上，他們在此又研究了其作為正極材料的可行性。優化后的PDB作為正極材料(3.4-1.5 V)呈現出很高的能量密度（624 Wh kg-1），較高的輸出電壓 (2.7 V)和極其穩定的循環性能(1000次循環后仍保留有80.5%的容量)。更進一步，他們利用PDB的雙功能性質, 創新的制備出了以PDB聚合物為正極和負極的對稱全電池。此全電池具有很高的初始比容量（249 mAh g-1）并且在較大電流下經過250次充放電循環后還保留有119 mAh g-1。 該研究為未來制備高性能的全塑料柔性電池提供了一種可靠的電極材料。

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　　具有良好性能的全有機電池對于實現未來輕便的柔性電子產品至關重要。該領域現在的主要挑戰是缺乏容量高并且循環性能穩定的柔性有機電極材料。全塑料（全聚合物）可充放電池的概念在三十多年前被提出。其中電池的正極、負極材料都是由有電化學活性的導電聚合物（聚乙炔）制成，并且輔以固態的電解液材料。然而，當時制成的全電池具有極其有限的充放電性能和很低的庫倫效率。

　　近些年來，有關以全塑料（全聚合物）材料為電極的有機可充放全電池的研究被陸續的報道。但是如何設計和制備柔性的全聚合物電極材料十分具有挑戰性。尤其具有高比容量，高能量密度和循環穩定的聚合物正極、負極材料。

　　相關工作“Toward a High-Performance All-Plastic Full Battery with a Single Organic Polymer as Both Cathode and Anode” 已發表在Advanced Energy Materials (DOI:10.1002/aenm.201703509)上。