锂离子电池在电动汽车和可再生能源储存的大规模应用中，扮演着重要的角色。然而，聚合物电极材料在锂离子电池（ 全国锂电池正极材料制备与实验室仪器装备）的液态有机
电解液中的溶解性较差，而且存在结块严重、合成工艺复杂等问题，阻碍了其实际应用。
来自天津大学的学者通过简单的沉淀聚合法合成了球形交联型苯醌-胺聚合物纳米粒子(简称PQANPs)，有效地解决了聚合物电极材料的团聚问题。通过调节对苯二酚和3，3‘-二氨基联胺的进料比，可以方便地调节聚合物的交联度和PQANP的直径。优化后的PQANP具有优良的电化学性能，超快倍率容量为25 A g−1，超长循环寿命为20000次，超过了文献报道的所有苯醌类聚合物电极材料。这一发现为高性能纳米结构聚合物电极材料提供了一种有效和方便的策略。相关文章以“Quinone-Amine Polymer Nanoparticles Prepared through Facile Precipitation Polymerization as Ultrafast and Ultralong Cycle Life Cathode Materials for Lithium-Ion Batteries”标题发表在AdvancedFunctional Materials。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202111307
图1. 波数在 a) 1800–600 cm-1和 b) 3600–1800 cm-1之间的单体和 PQANPs 的 FTIR 光谱。c) XRD图谱，d)单体和PQANPs的TGA曲线。具有 e) 低分辨率和 f) 高分辨率的PQANPs 的 SEM 图像。
图2. a) PQANP-x@GE 电极在 200 mA g-1下的第一、b) 第二和 c) 第 50 次恒电流充电/放电曲线。d) 0.01 mV s-1下的 CV 曲线和 e) PQANP-3@GE 电极在不同循环中在 3.5 V 下的 FTIR 光谱。f) 3.0-3.5 V 的电化学氧化过程示意图。
图3. a) PQANP-x@GE 电极在 200 mA g-1下的循环稳定性。b) PQANP-x@GE 电极在 2 mL 电解液中浸泡 5 天后上清液的紫外-可见光谱。c) PQANP-3@GE电极在5 A g-1下的长期循环性能。
图4. a) PQANP-x@GE 电极在不同电流密度下的倍率性能。b) 倍率性能和 c) PQANP-3@GE 电极在不同电流密度下的选择充电/放电曲线。d) 不同扫描速率下电荷存储的电容和扩散控制贡献。
图5.PQANP-3@GE电极的储存机理研究。a) 100 mA g-1的恒电流充电/放电曲线，在不同的放电和充电状态有标记点。b) 图 5a中标记状态的 FTIR 光谱。c) PQANP-3@GE电极在不同充放电状态下的高分辨率O 1s光谱。
综上所述，通过简单的沉淀聚合法制备了均匀交联型的苯醌-胺聚合物纳米粒子。通过改变对苯二酚与3，3‘-二氨基联胺的加料摩尔比，可以调节对苯二酚的粒径和交联度。当最佳配比为3：1时，PQANP具有最好的循环稳定性和倍率性能。表现出高容量(170.3 mAh g−1,200 mA g−1)、优异的循环稳定性(5 A g−1,200000次循环后容量保持率为60%)和优异的倍率性能(78 mAhg−1，25 A g−1)。本文的工作提供了一种简便、可扩展的制备纳米结构聚合物的方法，有助于推动有机电池作为一种低成本和环境友好的储能（第三届全国钒钛资源与储能科技大会）技术的实际应用。
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