目前,矽(或SIOX,1<×<2)和石墨復合(SI C)電極(例如,SI C450和SI C600,在0.)。1 C時比容量分別為450 mAh g-1和600 mAh g-1,由於其比容量比石墨電極高,並且比矽(或Siox)電極具有更好的迴圈效能,因此已成為高能鋰離子電池(LIB)應用中傳統石墨電極最有前途的替代品。 然而,由於內部矽基顆粒的體積變化較大,可能導致電極結構解體和介面不穩定,因此該復合電極在實際應用中仍具有挑戰性。
這裡中國科學院青島生物能源與生物過程研究所崔廣樂、張煥瑞、青島科技大學周新紅等通過可逆加成-斷鏈轉移(RAFT)聚合,開發了用於Si C450和Si C600電極的共價鍵交聯網路膠粘劑。 與其他粘結劑相比,該材料具有優異的機械和粘合效能,並減少了碳化矽陽極的體積膨脹。 此外,與線性粘結劑相比,P(SH-BA3%)粘結劑的用量僅為3 Wt%,而在SI C450陽極半電池中,0在 5 C 下迴圈 600 次後,容量保持率為 8356% 在 03 C 迴圈 200 次後體積保留率為 8642% 在 lini08co0.1mn0.1O2陰極(15mgcm-2)袋全細胞,0在5°C下迴圈300次後,體積保留率為8095%。
圖1Si C電極與PSH粘結劑和P(SH-BA)粘結劑的鋰化和脫硝化演化綜上所述,本文提出了一種基於硼酸交聯的Si C450和Si C600電極三維網路聚合物粘合劑P(SH-BA3%)設計。 由於採用3D共價交聯化學,所開發的P(SH-BA3%)粘結劑具有增強的機械和粘合效能,並且比其他線性粘結劑具有更低的膨脹率。 迴圈前後Si C450電極的SEM成像和XPS分析表明,P(SH-BA3%)粘結劑能較好地抑制Si C450電極的體積膨脹。 因此,SI C450 電極比線性粘合劑和傳統 CMC SBR 粘合劑具有更高的速率和迴圈效能,實際粘合劑含量僅為 3 Wt %。 此外,NCM811 SI c450@p (SH-BA3%) 在 03C迴圈200次後的初始庫侖效率為8310% 和 86 容量保留42% 在 0在5°C下迴圈300次後的初始庫侖效率為7873% 和 80% 的容量保留率95%,表明P(SH-BA3%)粘結劑的實際可行性。 因此,本工作中開發的粘結劑設計策略有助於在下一代高能LIBS中實現實用的SiC電極。
圖2電池效能covalently cross-linked chemistry of a three-dimensional network binder at limited dosage enables practical si/c composite electrode applications,acs nano2024 doi: 10.1021/acsnano.3c11286