锂离子电池材料聚吡咯的制备及原理
聚吡咯可由吡咯单体通过化学氧化法或者电化学方法制得。化学聚合是在一定的反应介质中通过采用氧化剂对单体进行氧化或通过金属有机物偶联的方式得到共轭长链分子并同时完成一个掺杂过程。该方法的合成工艺简单，成本较低，适于大量生产。使用化学法制备聚吡咯时的产物一般为固体聚吡咯粉末，即难溶于一般的有机溶剂，机械性能也较差不易进行加工。合成聚吡咯产品是的机理：首先，当体系中有氧化剂存在时，呈电中性的一个聚吡咯单体分子会在氧化剂的作用下被氧化失去一个电子，变成阳离子自由基。然后两个阳离子自由基在体系中碰撞结合成含有两个阳离子自由基的双阳离子二聚吡咯，此时的双阳离子在体系中经过歧化作用生成一个呈电中性的二聚吡咯。电中性的二聚吡咯又会与体系中的阳离子自由基相互结合生成三聚吡咯的阳离子自由基，经过歧化作用而生成三聚体的聚吡咯，周而复始最终生成了长分子链的聚吡咯。电化学聚合是在电场作用下，采用电极电位作为聚合反应所需要的能量，经过一段时间的反应后会在电极表面沉淀一层聚合物从而得到共轭高分子膜。通过控制聚合条件如电解液种类、吡咯单体的浓度、溶剂、聚合电压、电流大小和温度等因素可制备具有各种不同形貌和性能的高聚物膜。进行电化学聚合时一般以铂、金、不锈钢、镍等惰性金属或导电玻璃、石墨和玻炭电极等作为电极使用。在使用电化学方法制备聚吡咯时的聚合机理与用化学氧化法制备时的机理相似，也可以用自由基机理来解释：首先，吡咯单体分子在电场的作用下，会在电极的表面失去电子而成为阳离子自由基，然后自由基会与另一单体相互结合而成为吡咯的二聚体。经过链增长步骤，最终得到聚吡咯大分子链。通常来说，使用化学氧化聚合法或电化学聚合法制备聚吡咯时，得到的产品都是黑色的固体，在使用化学氧化聚合法时制备的聚吡咯的产物一般是黑色粉末，而通过电化学聚合法则会在电极表面得到一层PPy薄膜。
