Page 195 - 《精细化工》2021年第11期

第 38 卷第 11 期 精 细 化 工 Vol.38, No.11
2021 年 11 月 FINE CHEMICALS Nov. 2021

有机电化学与工业
锂离子电池正极材料 PTAm-GO 的制备及

其电化学性能

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朱军峰，闫萌萌 ，朱 婷，高薇春
（陕西科技大学 化学与化工学院 陕西省轻化工助剂重点实验室，陕西 西安 710021）

摘要：采用原子转移自由基聚合法制备了聚（4-丙烯酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基）-氧化石墨烯（PTAm-GO）
1
复合材料。利用 FTIR、 HNMR、电子顺磁共振（EPR）、TGA 和 SEM 对其结构进行了表征。将其作为锂离子
电池正极材料组装成半电池进行测试。结果表明，该复合材料是氮氧自由基聚合物 PTAm 化学接枝的 GO。
PTAm-GO 比纯 PTAm 具有更好的储锂能力和电化学性能。在 200 mA/g 电流密度下，经过 300 次充放电循环后，
PTAm-GO 和纯 PTAm 电极的放电比容量分别为 138 和 39 mA·h/g。PTAm-GO 和 PTAm 电极的电荷转移电阻分
别为 96 和 179 Ω，表明 PTAm-GO 是非常有应用前景的锂离子电池活性材料。
关键词：氧化石墨烯；PTAm-GO；氮氧自由基聚合物；电极材料；电化学性能；锂离子电池；有机电化学与工业
中图分类号：TQ152 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 11-2341-06

Preparation and electrochemical performance of PTAm-GO cathode

material for lithium ion battery

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ZHU Junfeng, YAN Mengmeng , ZHU Ting, GAO Weichun
（Shaanxi Key Laboratory of Chemical Additives for Industry, College of Chemistry and Chemical Engineering,
Shaanxi University of Science & Technology, Xi′an 710021, Shaanxi, China）

Abstract: Poly(4-acrylamido-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl)-graphene oxide (PTAm-GO) composite
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material was prepared by atom transfer radical polymerization method and characterized by FTIR, HNMR,
EPR, TGA and SEM. Then, PTAm-GO composite material was used as a cathode material for lithium-ion
battery to assemble half batteries for testing. The results showed that the composite material was chemical
graft between GO and nitroxide radical polymer PTAm. PTAm-GO had better lithium storage capacity and
electrochemical performance than pure PTAm, at a current density of 200 mA/g, the specific discharge
capacity of PTAm-GO and pure PTAm electrodes were 138 and 39 mA·h/g after 300 cycles of charge and
discharge. The charge transfer resistance of PTAm-GO and pure PTAm electrodes were 96 and 179 Ω,
respectivel. As a result, PTAm-GO could be used as a very promising active material for lithium-ion battery.
Key words: graphene oxide; PTAm-GO; nitroxide radical polymers; electrode materials; electrochemical
performance; lithium ion batteries; electro-organic chemistry and industry

为了满足下一代高性能、绿色环保电池的需求， 交换反应，其结构具有可设计性，同时具有环境友
有机材料因其资源可再生性和结构多样性而成为理 好性，可作为新型高能量密度正极材料 [4-5] 。聚(4-
[1]
想的替代品 ，因此，近年来人们开始重视性能优 丙烯酰胺基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基)（PTAm）是
良且同时兼具经济环保价值的有机电极材料 [2-3] 。 一种典型的具有氮氧自由基的聚合物，其未配对电
有机自由基聚合物能够发生快速稳定的电子自 子可以进行快速单电子氧化还原反应，在氧铵盐（N

收稿日期：2021-04-15; 定用日期：2021-08-03; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210392
基金项目：陕西省科技厅面上项目（2018JM2023）
作者简介：朱军峰（1978—），男，副教授，E-mail：zhujunfeng@sust.edu.cn。联系人：闫萌萌（1996—），女，硕士生，E-mail：
yanmengm2021@163.com。