Abstract
利用聚苯胺（polyaniline, PAn）具可被電化學摻雜╱去摻雜的特性，可製成有機二次電池。而使用電化學法合成聚苯胺的機械強度較差，且膜不具柔韌性，所以不易製成大面積、可撓曲的有機電池極板，而降低其應用範圍。若改以化學法合成聚苯胺，將之與膠合劑、導電性材料（如碳黑、石墨等）壓混製成之電極，可改善其機械性質和增加膜的柔軟性，適合製作成高容量之電池，大大增加了其應用範圍。但此種聚苯胺與導電性材料直接摻混的製法，難免會有物質各自聚集，或導電物質分散不均等現象發生。故本研究合成聚苯胺-導電碳黑複合體，使聚苯胺與導電碳黑有良好的接觸與均勻的分佈，因而提升了電池的性能。 相同的合成條件下，聚苯胺-導電碳黑複合體的IR光譜中亞胺鹽的吸收較聚苯胺為窄且往長波長的紅位移情形也較少。表示此複合體中碳黑的存在，可使聚苯胺摻雜後的分子鏈上共振長度減短，且此複合體受質子酸摻雜的能力較聚苯胺為弱。而由SEM中可明顯觀察到聚苯胺的型態為珊瑚礁條狀物糾結在一起，而聚苯胺-導電碳黑複合體的型態卻是呈現球狀構造堆疊而成的結構。由型態上便可預測聚苯胺-導電碳黑複合體的表面積應低於聚苯胺。 合成聚苯胺時，導電碳黑加入含苯胺單體的溶液後，苯胺會被吸附在導電碳黑的表面，造成導電碳黑表面是苯胺單體濃度較高的區域，在相同的條件下，能提高聚合反應的效率及產率，並且得到較高分子量的聚苯胺-導電碳黑複合體。 聚合時反應物的攪拌條件，如改用均質機進行高速分散，因為均質機的混合攪拌效果比用磁石攪拌好，因此均質機的使用能提高聚苯胺及聚苯胺-導電碳黑複合體的的產率及分子量。另外，均質機的高速分散打碎作用使得合成產物的粒徑較磁石攪拌的為小，且粒徑的分佈範圍也較窄。 以聚苯胺-導電碳黑複合體製成電池之正極的優點主要為，碳黑部分可視為均勻分散在電池正極中的導體，形成一導電通路，此通路之導電度不會隨著放電而下降。使得聚苯胺-導電碳黑複合體在摻雜度降低時，仍有一定的導電度。當電池放電時，聚苯胺為去摻雜反應，導電碳黑因分散均勻且與聚苯胺有良好的接觸，故正極仍能維持相當的導電度，提升活性物質的利用率，增加電極的充放電效能，因而提升了電池的容量與能量密度。 聚苯胺-導電碳黑複合體作為有機二次電池的正極材料，較以往使用聚苯胺為正極材料電池的電容量密度與能量密度提高將近50 %。自放電的程度也較以聚苯胺為正極的電池低，平均每天約2 %。