在离子电池中用于阳极的坚固网络碳素甲基纤维素-化结合剂
Liming Yu1, Bowen Tao2, Lei Ma1
1Key Laboratory for Thin Film and Microfabrication of Ministry of Education, Department of Micro/Nano Electronics, School of Electronic Information and Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, 800 Dongchuan RD, Minhang District, Shanghai 200240, China.
Langmuir : the ACS journal of surfaces and colloids
|August 8, 2024
概括
一种新的碳甲基纤维素-化 (CMC-ECH) 结合剂增强了离子电池的阳极. 这种结合剂提高了循环稳定性和容量保留,这对于下一代能源存储至关重要.
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:
- (Si) 阳极为离子电池提供了高的理论容量,但由于体积膨胀和粉碎,其循环稳定性不佳.
- 现有的粘合剂往往无法适应Si体积的变化,导致容量迅速衰减和有限的实际应用.
研究的目的:
- 开发一种新型粘合剂,减轻Si阳极粉碎,提高电化学性能.
- 为了研究一个交叉链接的碳素甲基纤维素-化 (CMC-ECH) 结合剂对Si阳极的有效性.
主要方法:
- 通过简单的环开反应合成3D网络交联的CMC-ECH粘合剂.
- 结合剂与Si阳极的结合能力 (共价和键) 的表征.
- 用CMC-ECH粘合剂测试Si阳极的电化学测试,包括在高Si负载下保持容量和循环稳定性.
- 制造和测试LiFePO4//Si@CMC-ECH完整电池. 制造和测试LiFePO4//Si@CMC-ECH完整电池. 制造和测试LiFePO4//Si@CMC-ECH完整电池.
主要成果:
- 该CMC-ECH结合剂有效地结合Si颗粒,减轻粉碎和改善阳极稳定性.
- 使用CMC-ECH粘合剂的Si阳极在200个周期内在0.2°C下保持了1054.2mAhg-1的特异容量,在~1.0mgcm-2Si负载下保持65.6%.
- 使用Si@CMC-ECH阳极的全细胞与使用CMC结合剂的细胞相比,显示出明显增强的循环稳定性.
- 粘合剂证明了与Si和微米Si阳极材料的兼容性.
结论:
- 一种易于制备的水基CMC-ECH粘合剂有效地解决了离子电池中Si阳极体积扩张的挑战.
- CMC-ECH的3D交联结构提供了强大的附着性和改进的电化学性能,使其适用于高性能Si和微米Si阳极.
