鋰離子電池因其高比容量、低自放電和無(wú)記憶效應而受到廣泛關(guān)注。對于商用電池,充放電性能主要由陰極的理論容量、電子導電性、離子導電性和結構穩定性決定。聚合物粘結劑作為陰極組分是絕緣的,但可以通過(guò)其內聚提供連續的傳輸網(wǎng)絡(luò ),從而對陰極的導電性和結構穩定性起決定作用。聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物是一種常用的陰極粘合劑,與其他線(xiàn)性聚合物相比,具有優(yōu)越的電池性能。
電極內部的電導率和離子電導率對鋰離子電池的性能起著(zhù)決定性的作用。然而,傳統的連接活性材料導電網(wǎng)絡(luò )的聚合物粘結劑,如PVDF在電解液浸泡后往往會(huì )失去原有的結構和功能,這會(huì )使導電網(wǎng)絡(luò )崩潰,從而影響鋰離子電池的充放電容量和循環(huán)穩定性。
為此,本文設計了聚酰胺胺(PAMAM)誘導的三維交聯(lián)聚合物,并將其作為鋰離子電池陰極的粘結劑。與傳統的線(xiàn)性聚偏氟乙烯(PVDF)粘結劑相比,3D粘結劑表現出更好的粘結能力和電解質(zhì)親和力,使電極材料之間的接觸更加緊密,從而為L(cháng)iFePO4陰極帶來(lái)了優(yōu)異的電子電導率和離子電導率。由于PAMAM中豐富的胺基和空腔,使其具有良好的電解質(zhì)親和力,從而降低了電池的界面阻抗。因此,實(shí)現了更小的極化和更好的c-倍率能力(140 mAh g-1 / 2C放電)。
此外,粘合劑中構建的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò )通過(guò)更強的自身強度和與襯底的附著(zhù)力(平均7.69 N),為電極提供了光滑穩定的表面形態(tài),最終提高了循環(huán)性能(250次循環(huán)后保持98%)。顯然,這種三維交聯(lián)聚合物為下一代新一代粘合劑的設計提供新的思路和解決方案,將為大功率鋰離子電池的開(kāi)發(fā)帶來(lái)新的突破。
文獻來(lái)源:Yuqin Hu, Cheng Wang, Guobin Zhu, Jing Xu, Luoxin Wang, Hua Wang, Chunzu Cheng. J. Electrochem. Soc. 2023, 170, 030547.
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