用电子受体或给体对聚乙炔薄膜无尘布、无尘纸进行化学掺杂

醋酸丁酯所组成的混合溶剂中,将该溶液装到网式印刷机中,就可印刷出一层PVC导电膜。金属熔射制膜:将金属在电弧高温下瞬间熔融后,立即用高压空气吹成雾状直接喷到塑料薄膜上而制成金属膜,其特点是导电性与金属一样,但不宜用铝、铜等易氧化的金属,因为制成薄膜后,其表面积—二与空气接触的面积大增,越容易被氧化。金属溅镀:在真空容器中,将氩离子用高能量冲击到金属上使金属气化,然后在塑料薄膜表面凝结成金属薄膜。此法的优点是导电性好,适用于各种塑料。其缺点是设备费用高。贴金属箔法:将塑料薄膜单面涂黏合剂,然后把金属箔贴到所需的部位。此法的优点是导电性好,不易部分脱落。缺点是对形状复杂的制品难施工,只适用于平面薄膜上。化学镀:如聚丙烯腈、聚丙烯、聚酯、APs等薄膜可用化学镀法镀上cu、Ni、cr等金属膜,其工艺为:去油、粗化、敏化、活化、化学镀等,镀液中除含所需金属盐、还原剂外,还需其他多种助剂,详细情况将在导电织物中介绍。还原法:把氯化银涂到塑料膜表面,然后用还原剂使银离子还原析出金属银。此法优点是导电性好,设备费低。化学镀金属法:通过化学方法将ABS等可镀树脂镀上一层金属。此法优点是导电性好,不易部分脱落。缺
点是适用的塑料种类有限。导电涂料涂敷法:将金属粉末、炭黑等导电填充料与各种合成树脂混合制成导电涂料,然后涂敷在塑料薄膜表面上。此法的优点是可在复杂形状的膜上涂敷,设备费少、成本低,可批量生产。
    1977年,美国宾夕法尼亚大学的研究小组发现,用电子受体或给体对聚乙炔薄膜进行化学掺杂,可制得其电导率在10~~10’s一/cm范围内可自由控制的导电膜。1979年,该小组又发现了聚乙炔膜的负离子和正离子电化学掺杂方法,使掺杂剂可以可逆地在聚乙炔中进行掺杂和脱杂,从而开始了轻型、高比能量的二次电池的开发工作。用聚乙炔膜作电极材料具有下述优点:①在电解液中聚乙炔不会熔解无尘布、无尘纸。②聚乙炔是多孔性物质,比表面在50m。/g以上,因此离子容易通过。③聚乙炔本身是导电体。④电位高。但另一方面它也存在着有机物所特有的耐久性问题。还有在电压高时就必须找到在高电压下稳定的有机溶剂等。如果这些问题得到解决,那么具有合成高分子的易生产、加工、成膜和可挠曲等特点,与量轻、小型、高比能量的二次电池就有可能实现商品化。聚乙炔膜作电压扫描电池阳极时,其掺杂过程的反应是:
    (cH)。+ny(c10f)——[(cH)"(c10f),]。+nye一它的逆反应就是脱杂过程。另一方面,聚乙炔浸在,支持电解质LiPk的0.5mol/L四氢呋喃溶液中作为阴极,铂电极为阳极,进行电压扫描,在1.4V相对于Li/Li’时,开始Li的掺杂无尘布、无尘纸,此时掺杂过程的反应为:
    (CH)。+町Li+n弘一——[(cH)一’(Li),]。其逆反应就是脱杂过程。开始掺杂的电压取决于所采用掺杂剂的种类,已有报道c10f的掺杂比较容易口‘州。可以用作对聚乙炔进行电化学掺杂的负离子有:CI()f、PFf、ASF’f、SbFi、BFi、Fecl4J、cF,SOf等。可提供的正离子有:R。N’(R为甲基、乙基、丁基等)、Li’等。由第一个反应式得到的是p型掺杂聚乙炔,按第二个反应式就得到n型掺杂聚乙炔。聚乙炔电池可以分为以下三种类型:
    (I)p型(CH)。(阳极)/Li(阴极)
    (Ⅱ)p型(CH)。(阳极)/n型(CH)。(阴极)
    (Ⅲ)n型(CH)。(阳极)/¨(阴极)当掺杂进行到摩尔分数为6%时,(I)、(Ⅱ)、(Ⅲ)类电池的电压分别为3.7V、2.5V、1.2V。这三类电池中,(I)和(Ⅲ)类电池的阴极用的是锂之类的碱金属,在用于二次电池时,必须要先解决锂在充、放电过程中生长出树枝状晶体所引起的自发放电问题。
    除了溶液系电池以外,也已经试无尘布 , 无尘纸验了用固体电解质的全塑料电池。采用的固体电解质是聚氧乙烷一碘化钠(PEO—Nal:),这种固体电解质在室温时的电导率仅为10’s/cm,必须将其加热到85℃,电导率才达到10。s/em。电池(cHNa,)。IPE()一NaI(cⅢ:)。的比能量是20W·h/kg,比功率是250W/kg。虽然这种电池存在着诸如即使加热到85℃其内阻仍很大,以及(CH)。与固体电解质之间的界面接触面积小等问题,但作为理想的全塑电池无尘布、无尘纸,是很有开发意义的。现在已提出了有关用聚乙炔为电极的固体电解质电池的专利n‘¨。
    美国Allied公司正在开发用导电聚合物对亚苯基(PPF,)作为电极的电池”。“。聚对亚苯基在掺杂前对空气是稳定的,可以用烧结或其他方法来加工成型。但是经用掺杂剂掺杂后,就像聚乙炔一样,在空气中也不稳定。图8—7是聚对亚苯基无尘布 , 无尘纸的掺杂浓度与开路电压的关系,与聚乙炔相比,p型约高O.7V,n型约低0.6V。在电池电压为3.5~3.6V时,电压平稳良好。此电池要比(CH)。/Li电池高0.5~0.6V,Coulomb效率为90%。聚对亚苯基电池的开路电。压比聚乙炔电池高0.6~0.7V,正由于这个差别,所以它的理论比能量也高。表8一10是聚乙炔电池、聚对亚苯基电池与铅酸蓄电池的理论比能量和比功率的比较无尘布 , 无尘纸。对于(cH)。/Li,LiClO。/Pc电池来说,如果CI()f掺杂浓度达到摩尔分数为20%-,理论比能量可达800w·h/kg,这是一个非常大的数值。而且,即使摩尔分数为6%掺杂时,比功率也约为铅酸电池的30倍。与铅酸蓄电池相比较,上述高聚物电池有许多特点,然而如前所述,有机物存在着耐久性问题,而且还必须找到在高电压下稳定的有机溶剂。