Lightweight Rechargeable Storage Batteries Using Polyacetylene,  (  CH  )  x as the Cathode‐Active Material

Abstract

Polyacetylene, false(CH)x can be controllably doped electrochemically through the semiconducting to the metallic regime using a solution of LiClCO4 in propylene carbonate and a lithium cathode. Flexible, golden, free‐standing films of false[CH+yfalse(ClO4)y−]x false(y=0 normalto 0.06false) having conductivities up to ∼103Ω−1 cm−1 are readily obtained. Electrochemical “undoping” of the false[CH+yfalse(ClO4)y−]x allows this doped film to be used as the cathode‐active material in lightweight rechargeable storage batteries. The overall complete discharge reaction isCH+0.06)(ClO40.06−x+0.06xnormalLi→CHx+0.06xLiClO4A 0.5 cm2 piece of the 6% doped film ( 1.0×0.5×0.01 normalcm ; ∼3 mg) exhibited an open‐circuit voltage of 3.7V and an initial short‐circuit current of 25 mA. No change in the open‐circuit voltage characteristics of a battery could be detected even after 326 successive constant current partial charge/discharge cycles. No degradation of the polyacetylene electrode was observed. Experimental energy densities of ∼176 W‐hr/Kg were obtained based on the weight of the false[CH+0.06false(ClO4−)0.06]x initially employed and the weight of Li consumed (exclusive of weights of electrolyte, solvent, and packaging material) during partial discharge when false[CH+0.06false(ClO4)0.06−]x was converted to false[CH+0.024false(ClO4)0.024−]x .

Ein Energiespeicherprinzip auf Basis bipolarer poröser Polymernetzwerke

“…Um die elektrochemischen Eigenschaften der Elektroden aus porçsen Polymernetzwerken zu charakterisieren, wurden Cyclovoltammetriemessungen mit 1m LiPF 6 in einer Mischung aus Ethylencarbonat und Dimethylcarbonat (1:1) durchgeführt. [25,26] Bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 0.1 mV s À1 sind im Cyclovoltammogramm mehrere Redoxsignale sowohl im Bereich der p-als auch im Bereich der n-Dotierung zu erkennen (Abbildung 2 a). Die Leistungsfähigkeit des Benzol-Polymernetzwerkes (organic frameworks by cyclotrimerization, OFC; Lit.…”

“…der Reduktion die Elektroneutralität zu wahren. [25,26] Bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 0.1 mV s À1 sind im Cyclovoltammogramm mehrere Redoxsignale sowohl im Bereich der p-als auch im Bereich der n-Dotierung zu erkennen (Abbildung 2 a). Diese Signale konnten mit OCV-Kurven aus GITT-Messungen (GITT = galvanostatic intermittent titration technique) bestätigt werden (Abbildung 2 b,c und Abbildung S6 der Hintergrundinformationen).…”

“…Für den Bereich oberhalb von 3 V nehmen wir an, dass die Redoxreaktion -bei Verwendung von LiPF 6 als Lithiumsalz im Elektrolyten -unter Teilnahme des Anions PF 6 À gemäß (C 3 N 3 ) + x PF 6 À Ð[C 3 N 3 +x (PF 6 À ) x ] + x e À abläuft. [25,26] Betrachtet man diese zwei Reaktionen mit der Reaktion an der Anode (Li-Metall) -x LiÐxLi + + x e À -, vollzieht sich der Lade-und Entladevorgang von C 3 N 3 in zwei kontinuierlichen linearen Redoxreaktionen. Bei einer Entladung zwischen 4.5 und 1.5 V gegen Li/Li + kann die erste Reaktion (4.5 bis 3.0 V gegen Li/Li + ) gemäß Gleichung (1) beschrieben werden.…”

s‐Tetrazines as a New Electrode‐Active Material for Secondary Batteries

“…[5,6] Indeed, the last decadeh as witnessed significant advances in organic electrode materials. However, most of the research so far has focused on only af ew kinds of redox-active groups,w hich have been limited to conjugated carbonyls, [7][8][9][10] organosulfurs, [11,12] conducting polymers, [13][14][15][16] andn itroxide radicals. [17,18] Althought hose organic electrodes have shown significant potential in LIBs as well as in somee arth-abundant metal-ion batteries (e.g.,s odium, magnesium, zinc), [19][20][21] critical obstacles still exist for their practical use, such as their low rate performance and fast capacity fading.…”

Development of microporous PE films to improve lithium ion batteries

“…The Yoshino LIB was the result of research on conductive polyacetylene by Dr Hideki Shirakawa, who received the Nobel Prize for Chemistry in 2000. [6][7][8][9][10][11] Yoshino and Sanechika 12 found that a combination of a polyacetylene anode and a LiCoO 2 cathode produced an excellent secondary battery. Subsequently, Yoshino et al found that, unlike polyacetylene, carbon that has a special structure was an excellent anode in 1985.…”