有限剂量的三维网络结合物的共振交联化学可以实现实用的Si/C复合电极应用
Chenghao Sun1,2,3,4, Huanrui Zhang3,4, Pengzhou Mu2
1College of Chemistry and Molecular Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China.
ACS nano
|January 11, 2024
概括
一种新的交叉连接粘合剂通过减少体积膨胀和提高稳定性来提高高能离子电池的碳 (Si / C) 阳极性能. 这一进步解决了实践Si/C电极实施的关键挑战.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 碳 (Si/C) 复合材料是离子电池 (LIB) 的有希望的高容量阳极.
- 由于循环过程中体积变化很大,Si/C阳极面临挑战,导致结构分解和循环寿命较低.
- 现有的结合剂在实际的Si/C LIB应用中难以保持电极完整性和界面稳定性.
研究的目的:
- 为Si/C阳极开发一种新的共价键交联网络绑定剂.
- 为了提高Si / C电极的机械和粘合性能.
- 为了减轻体积膨胀,提高Si/C阳极的电化学性能和循环稳定性.
主要方法:
- 使用可逆添加-碎片化链转移 (RAFT) 聚合合成交叉连接绑定剂 (P(SH-BA3%)).
- 在基于Si/C450和Si/C600阳极的半电池和使用LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2阴极的全电池中评估了粘合剂性能.
- 评估了电极体积膨胀,机械性能,粘附性和电化学循环稳定性.
主要成果:
- 与线性粘合剂相比,P ((SH-BA3%) 的粘合剂表现出更好的机械和粘合性能.
- 通过交叉连接粘合剂观察到减少的Si / C阳极体积膨胀.
- 实现了优异的容量保留:83.56%在半细胞中以0.5°C的温度进行600次循环后,86.42%在半细胞中以0.3°C的温度进行200次循环后,80.95%在完整细胞中以0.5°C的温度进行300次循环后,即使使用较低的粘合剂剂量 (重量3%) 也是如此.
结论:
- 通过RAFT聚合物合成的交联结合剂有效地提高了LIBs中的Si/C阳极稳定性和性能.
- 开发的粘合剂解决了Si/C电极体积膨胀和界面不稳定性的关键问题.
- 这项工作为设计用于实用,高能Si/C电池应用的先进粘合剂提供了宝贵的见解.
