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自由基聚合物是一类脂肪族或非共轭的聚合物,在其每一个重复单元上都接有一个稳定的自由基基团。以自由基聚合物为正极活性材料的锂离子二次电池在充放电过程中,只存在自由基基团上未成对电子的得失,没有键的断裂和生成,也没有锂离子的嵌入和脱出。因此相较于其它锂离子二次电池,自由基聚合物电池具有优异的倍率性能和良好的循环稳定性。自由基聚合物作为一种新型的锂离子二次电池的有机正极材料具有生物降解、能量密度高、原料丰富、价格便宜、无毒等特点,并且可通过改变聚合物的组成与结构,或者与几种已知结构特征的有机聚合物进行共混来优化其物理和化学性能,其应用前景十分广阔。本文通过溶液聚合法合成了前驱体聚合物聚(4-甲基丙烯酸-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯)(PMTMP),并探究了单体浓度和引发剂用量对PMTMP产率的影响。发现在8.9 mmol 4-甲基丙烯酸-2,2,6,6-四甲基哌啶醇酯(MTMP)单体、10 mL甲苯、0.3%AIBN为引发剂、70℃反应温度、氮气氛围下反应48小时,得到前驱体聚合物PMTMP的产率最高。同时以双氧水为氧化剂,钨酸钠为催化剂,乙二胺四乙酸二钠溶液为缓冲剂,将前驱体聚合物PMTMP通过氧化反应定量的转化为自由基聚合物聚(2,2,6,6-四甲基哌啶-4-甲基丙烯酸酯-1-氮氧自由基)(PTMA)。以自由基聚合物PTMA、超导电碳黑(BP-2000)和聚偏氟乙烯(PVDF)按一定比例混合制备了PTMA/碳黑复合电极。以锂片为负极,PTMA/碳黑复合电极为正极,在手套箱中组装成纽扣电池,并测试电池的性能。研究发现,当PTMA/碳黑复合电极中自由基聚合物PTMA的含量为50%时,具有优异的氧化还原可逆性,放电比容量可以达到102 mA h/g,接近于PTMA的理论比容量111mA h/g,且具有平稳的充放电平台,经过100次充放电循环,放电比容量保持在95%以上。采用Hummers法制备氧化石墨烯(GO),用水合肼将氧化石墨烯还原制得还原氧化石墨烯(rGO),以有机自由基聚合物PTMA作为活性材料,还原氧化石墨烯(rGO)为导电剂,聚偏氟乙烯(PVDF)为粘结剂,按一定比例混合制备PTMA/rGO复合电极并测试其电化学性能。研究表明,PTMA/rGO复合电极充放电过程中出现了两个充放电平台,发生了二阶可逆氧化还原反应,分别对应着N-O-和N-O·,N-O·和⊕N=O之间的相互转化。放电比容量达到163 mA h/g,为单电子氧化还原反应理论比容量(111 mA h/g)的147%;经过100次循环后,放电比容量衰减了14.2%,稳定后的放电比容量为140 mA h/g,优于PTMA/碳黑复合电极的理论比容量。制备了一类电化学性能优异,基于稳定自由基聚合物的新型复合正极材料。