聚乙烯氧化物(PEO)基固体聚合物电解质(SPEs)由于其有限的电化学氧化窗口，因此，与LiCoO₂等4 V级正极不相容。

有鉴于此，加拿大西安大略大学孙学良教授，多伦多大学Chandra Veer Singh报道了一种通过简单地采用耐高压粘合剂的简便而高效的策略，以大大延长PEO基SPE的4 V级ASSPBs的循环寿命。

文章要点

1）研究人员详细研究了包括PEO，聚偏二氟乙烯（PVDF）和两种富含羧基的聚合物（CRP）粘合剂（包括海藻酸钠（Na-alginate）和羧甲基纤维素钠（CMC））在内的不同粘合剂的适用性。并用于4 V级LiCoO₂电极，然后与PEO基SPE耦合以组装成ASSPBs。

2）电化学性能结果表明，使用CRP粘结剂（CMC）的ASSPBs在300次循环后可保持85%的容量，1000次循环后可保持59.7%的容量，显著高于使用PEO或PVDF粘结剂的ASSPBs。

3）通过各种先进的表征技术，研究人员对其机理进行了研究。基于O K-边缘的X射线吸收光谱（XAS）和形态研究表明，CRP可以将电极材料牢固地粘合在一起，并充当涂层材料。密度泛函理论（DFT）的结果还证实了CRP和LiCoO₂之间的牢固结合是由于羧基和LiCoO₂之间的强吸收，这与XAS和形态学结果非常吻合。此外，循环伏安法（CV）研究表明，与PEO和PVDF相比，CRP粘合剂在高压聚合物电池上更稳定。

4）电化学阻抗谱（EIS），X射线光电子能谱（XPS）和Co L-边缘 XAS结果表明，使用CRP粘合剂可获得稳定的SPE/正极界面，而在以PEO为粘结剂的SPE/LiCoO₂电极界面上，可以观察到明显的PEO分解产物。因此，在整个充电和放电过程中，CRP粘合剂在4 V级正极中的高电压稳定性和涂覆性能对于具有通高性能，长循环寿命4 V级ASSPBs至关重要。

Jianneng Liang, et al, Insight into Prolonged Cycling Life of 4 V All-Solid-State Polymer Batteries by a High-Voltage Stable Binder, Adv. Energy Mater. 2020

DOI: 10.1002/aenm.202002455

https://doi.org/10.1002/aenm.202002455