据国外媒体报道,位于日本北陆的日本高级科学技术研究所的研究人员使用了一种用于硅颗粒的自修复复合聚合物粘合剂,以提高锂离子电池中硅阳极的性能。新的粘合剂可以提高稳定性,并确保SEI层非常薄。相关研究成果发表在《ACS应用能源材料》杂志上。
图片来源:ACS应用能源材料杂志。
该胶粘剂是一种高分子复合材料,由N型导电聚合物聚(双亚胺基苊醌)(P-BIAN)和含羧酸根的聚合物聚(丙烯酸)(PAA)组成,二者通过氢键连接。
复合聚合物结构将硅颗粒像网一样固定在一起,以防止开裂。两种聚合物之间的氢键允许结构自我修复,每当聚合物断裂时,它们可以重新连接。此外,P-BIAN的N型掺杂能力提高了阳极的导电性,并通过限制电解质在阳极上的电解分解来保持薄的SEI。
为了测试粘合剂,研究人员构建了一个阳极半电池,它由硅纳米颗粒与石墨(Si/C)、粘合剂(P-BIAN/PAA)和乙炔黑(AB)导电添加剂组成。而Si/C/(P-BIAN/PAA)/AB阳极将经历重复的充电-放电循环。
发现P-BIAN/PAA粘合剂能稳定硅阳极,并保持2100 mAh·g-1的放电比容量超过600次循环。相比之下,裸硅碳阳极的容量在90次循环内下降到600 mAh·g-1。
测试结束后,研究人员拆开阳极,检查材料中可能由硅断裂引起的裂纹。经过400次循环后,光谱和显微镜检查表明电极的结构是光滑的,只有少量的微裂纹,这表明加入粘合剂可以改善电极的结构完整性并保持均匀的SEI。
结果表明,添加粘结剂可以改善硅阳极的性能,使其实用化。随着锂离子电池需求的不断增加,作为世界第八大材料,硅将成为有可能取代石墨的环保产品。通过使用粘合剂来提高其结构稳定性和导电性,将更适用于未来的锂离子电池。
1据国外媒体报道,位于日本北陆的日本先进科学技术研究所的研究人员使用了一种用于硅颗粒的自修复复合聚合物粘合剂,以提高锂离子电池中硅阳极的性能。新的粘合剂可以提高稳定性,并确保SEI层非常薄。相关研究成果发表在《ACS应用能源材料》杂志上。
图片来源:ACS应用能源材料杂志。
该胶粘剂是一种高分子复合材料,由N型导电聚合物聚(双亚胺基苊醌)(P-BIAN)和含羧酸根的聚合物聚(丙烯酸)(PAA)组成,二者通过氢键连接。
复合聚合物结构将硅颗粒像网一样固定在一起,以防止开裂。两种聚合物之间的氢键允许结构自我修复,每当聚合物断裂时,它们可以重新连接。此外,P-BIAN的N型掺杂能力提高了阳极的导电性,并通过限制电解质在阳极上的电解分解来保持薄的SEI。
为了测试粘合剂,研究人员构建了一个阳极半电池,它由硅纳米颗粒与石墨(Si/C)、粘合剂(P-BIAN/PAA)和乙炔黑(AB)导电添加剂组成。而Si/C/(P-BIAN/PAA)/AB阳极将经历重复的充电-放电循环。
发现P-BIAN/PAA粘合剂能稳定硅阳极,并保持2100 mAh·g-1的放电比容量超过600次循环。相比之下,裸硅碳阳极的容量在90次循环内下降到600 mAh·g-1。
测试结束后,研究人员拆开阳极,检查材料中可能由硅断裂引起的裂纹。经过400次循环后,光谱和显微镜检查表明电极结构光滑,仅有少量微裂纹,表明加入粘合剂可以改善电极的电化学性能电极的结构完整性并保持均匀的SEI。
结果表明,添加粘结剂可以改善硅阳极的性能,使其实用化。随着锂离子电池需求的不断增加,作为世界第八大材料,硅将成为有可能取代石墨的环保产品。通过使用粘合剂来提高其结构稳定性和导电性,将更适用于未来的锂离子电池。
标签:发现
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