高分子電池材料

　　內(nèi)容提要 本書以應(yīng)用于聚合物薄膜太陽(yáng)能電池、染料敏化太陽(yáng)能電池、聚合物鋰離子電池和燃料電池的高分子材料為實(shí)例，全面闡述了高分子材料作為電池的導(dǎo)電電極、光電活性層、固體電解質(zhì)、光敏染料、質(zhì)子交換膜和基板的應(yīng)用現(xiàn)狀、作用原理、制備方法、性能特性及發(fā)展趨勢(shì)。并著重介紹了導(dǎo)電高分子材料的制備及在電池中的應(yīng)用。 本書內(nèi)容新穎，技術(shù)先進(jìn)，對(duì)從事電池及高分子材料研究的技術(shù)人員具有較強(qiáng)的參考價(jià)值。 出版者的話 高分子材料是材料領(lǐng)域中的新秀，它的出現(xiàn)帶來(lái)了材料領(lǐng)域中的重大變革。目前高分子材料在尖端技術(shù)、國(guó)防建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，已成為現(xiàn)代社會(huì)生活中衣、食、住、行、用各個(gè)方面所不可缺少的材料。高分子材料由于原料來(lái)源豐富、制造方便、品種繁多、節(jié)省能源和投資、用途廣泛，因此在材料領(lǐng)域中的地位日益突出，增長(zhǎng)最快。高分子材料不僅成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中不可缺少的材料，也成為發(fā)展高新技術(shù)所需要的高性能結(jié)構(gòu)材料、高功能材料以及滿足各種特殊用途的專用材料。 新型功能高分子是高分子材料科學(xué)中充滿活力的新領(lǐng)域，并且已在深度和廣度上獲得進(jìn)展。出現(xiàn)了一大批各種各樣的新型功能高分子材料。例如有特種高分子材料，高分子微球材料，導(dǎo)電高分子材料，光學(xué)性能高分子材料，物質(zhì)傳輸、分離功能高分子材料，催化功能高分子材料，生物醫(yī)用高分子材料和聲學(xué)磁學(xué)形狀記憶功能高分子材料等。這些新材料將是高分子材料科學(xué)的希望所在。 鑒于新型高分子材料的蓬勃發(fā)展趨勢(shì)及現(xiàn)有圖書的出版不足，我社策劃并組織編寫了《高分子新材料叢書》包括以下12種書。 新型有機(jī)硅高分子材料 反應(yīng)性與功能性高分子材料 高分子微球材料 水凝膠高分子材料 高吸水與高吸油性樹脂 導(dǎo)電高分子材料 光電高分子材料 高性能聚合物光學(xué)材料 高分子膜材料 高分子電池材料 智能高分子材料 超支化聚合物 這套叢書的內(nèi)容主要是介紹各種新型高分子材料的基本原理、制備方法、性能特點(diǎn)、應(yīng)用原理與應(yīng)用技術(shù)，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。 化學(xué)工業(yè)出版社 2005年2月 前言 高分子材料由于具有價(jià)格低廉、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、材質(zhì)輕柔、能通過(guò)分子設(shè)計(jì)調(diào)控性能、加工容易，甚至可采用涂布、印刷等方式大批量制備等優(yōu)點(diǎn)，因而工業(yè)上應(yīng)用極其廣泛。 近年來(lái)，高分子材料在電池中的應(yīng)用迅速增加，這主要?dú)w因于導(dǎo)電高分子材料的發(fā)現(xiàn)。具有共軛π鍵的導(dǎo)電高分子材料由于兼有聚合物的可加工性、柔韌性以及無(wú)機(jī)半導(dǎo)體特性或金屬導(dǎo)電性，因而具有巨大的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。例如，利用有機(jī)聚合物薄膜的柔軟性，可以制成窗簾式太陽(yáng)能電池，使用時(shí)展開，不用時(shí)卷起。這是無(wú)機(jī)太陽(yáng)能電池材料所無(wú)法比擬的。如果能在性能上取得進(jìn)一步的突破，將其光電轉(zhuǎn)換效率提高到接近商品無(wú)機(jī)材料太陽(yáng)能光電池的水平，將有可能在生產(chǎn)實(shí)踐中得到廣泛的應(yīng)用，其市場(chǎng)前景將十分巨大。 高分子材料在電池中的應(yīng)用前景是毋庸置疑的，無(wú)論是導(dǎo)電高分子材料還是普通絕緣高分子材料均可在電池中發(fā)揮重要作用。 （1）正負(fù)極板主要是利用共軛高分子材料的導(dǎo)電性。例如，以p型高分子半導(dǎo)體為正極，n型高分子半導(dǎo)體為負(fù)極，可制得"全塑性"太陽(yáng)能電池；以聚苯胺等導(dǎo)電高分子材料作為正極材料的鋰離子電池已有產(chǎn)品出售；以透明導(dǎo)電高分子薄膜取代太陽(yáng)能電池傳統(tǒng)的ITO等無(wú)機(jī)導(dǎo)電薄膜。 （2）光敏染料大多數(shù)有機(jī)染料分子都可用作染料敏化大陽(yáng)能電池的光電功能材料。只要具有較大的共軛體系、有較強(qiáng)的電荷遷移能力、結(jié)構(gòu)為非對(duì)稱等特點(diǎn)，就可滿足光電材料的要求。目前小分子染料研究較成熟，且大多都有商品出售。但小分子染料大多不穩(wěn)定，在高溫下易分解、易揮發(fā)，耐溶劑性差，不能滿足材料器件化的要求，所以眾多研究者把目標(biāo)逐漸聚焦到高分子染料。 （3）光電活性層主要用于聚合物薄膜太陽(yáng)能電池和染料敏化太陽(yáng)能電池中，產(chǎn)生載流子并使電子和空穴往相反方向運(yùn)動(dòng)。 （4）固體電解質(zhì)固體電解質(zhì)指聚合物電解質(zhì)和凝膠電解質(zhì)。固體電解質(zhì)可避免液體電解質(zhì)易揮發(fā)而造成電池壽命短等問(wèn)題。固體電解質(zhì)在染料敏化太陽(yáng)能電池、鋰離子電池等電池中都有特別重要的作用。以固體電解質(zhì)制作的鋰離子電池稱為聚合物鋰離子電池，其中固體電解質(zhì)的作用可謂"一箭雙雕"，不僅起到電解質(zhì)的作用，而且起到隔膜的作用。 （5）質(zhì)子交換膜燃料電池的質(zhì)子交換膜屬于選擇性透過(guò)膜，除了質(zhì)子交換功能外，還是電解質(zhì)和電催化劑的基底，同時(shí)起到隔離燃料和氧化劑的作用。 （6）其他主要是利用高分子材料的柔韌性、透明性、可加工性、耐溫性和化學(xué)穩(wěn)定性等，作為電池的基板、封裝材料等。柔性基板是柔性電池的必要條件之一。 高分子材料在很多電池中都有應(yīng)用，例如作為電池的隔膜和封裝材料，已有很多資料進(jìn)行了全面系統(tǒng)的介紹。但導(dǎo)電高分子在電池中的應(yīng)用卻鮮有論述，更缺乏系統(tǒng)性的介紹。為此，本書重點(diǎn)介紹導(dǎo)電高分子在電池中的應(yīng)用，希望為推動(dòng)導(dǎo)電高分子的研究與開發(fā)，特別是導(dǎo)電高分子在電池中的應(yīng)用盡自己的綿薄之力。本書選擇了聚合物薄膜太陽(yáng)能電池、染料敏化太陽(yáng)能電池、聚合物鋰離子電池和燃料電池作為背景，在介紹電池的結(jié)構(gòu)、性能和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，介紹幾種典型的高分子材料作為電池的導(dǎo)電電極、光電活性層、固體電解質(zhì)、光敏染料、質(zhì)子交換膜和基板的研究與開發(fā)現(xiàn)狀、作用原理、制備方法、性能特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。 高分子電池材料涉及多個(gè)學(xué)科，特別是導(dǎo)電高分子電池材料，發(fā)展歷史短，尚有不少學(xué)術(shù)觀點(diǎn)有待取得共識(shí)。作者學(xué)識(shí)有限，盡管在編著過(guò)程中竭盡全力，但不足之處仍在所難免，敬請(qǐng)讀者諒解并不吝賜正。 陳振興 2005年7月子長(zhǎng)沙

暫缺《高分子電池材料》作者簡(jiǎn)介