原位聚合交联多孔聚酰亚胺复合材料的制备及电化学性能研究

作     者：罗法荣 张志明 陈健 

作者机构：广西机电职业技术学院 中南大学化学化工学院 广州鹏辉能源科技股份有限公司 

出 版 物：《复合材料科学与工程》 (Composites Science and Engineering)

年 卷 期：2025年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：湖南省自然科学基金项目(项目编号:2022JJ40630) 

主　　题：原位聚合 多孔聚酰亚胺 交联 电化学 锂硫电池 

摘      要：本文以多壁碳纳米管（MWCNTs）为添加剂，采用原位聚合方法制备了不同MWCNTs含量的交联多孔聚酰亚胺复合材料（INCPI@MWCNTs），对其基团、孔结构以及吸附性能进行了研究，重点探讨了作为锂硫电池正极材料使用的可行性。结果表明：原位聚合工艺不会影响体系内的交联反应，对多孔聚酰亚胺的结构无较大影响；不同规格的INCPI@MWCNTs在氮气等温吸附测试条件下，由于材料内部大孔结构的存在而导致氮气吸附量随着相对压力的增加而增大，INCPI@MWCNTs材料的BET比表面积和微孔比表面积随着MWCNTs添加量的增加而逐渐减小，微孔体积随着MWCNTs添加量的增加而增大。以INCPI@MWCNTs为正极载体，与硫扩散负载得到S/PPI@MWCNTs正极载体复合材料，并组装锂硫电池进行电化学性能测试，在0.2 C的电流密度条件下，三种不同的S/INCPI@MWCNTs正极的充放电曲线均出现两个放电平台和一个充电平台，S/INCPI@MWCNTs-2对应的电池首次放电比容量1326 mA h g-1，循环100次后，保留容量为855 mA h g-1，容量保持率为65%；在电流密度为1 C的条件下，S/INCPI@MWCNTs-2电池的首次放电比容量为1035 mA h g-1，循环400次后，保留容量为662 mA h g-1，容量保持率为65%，S/INCPI@MWCNTs-2作为正极材料可使电池具有更佳的放电比容量、倍率性能和循环稳定性。