硅基负极由于其高的能量密度,在科学和工业领域都吸引了人们更多的兴趣。然而,传统的聚合物粘结剂和碳添加剂混合物在循环时不能很好地适应硅负极巨大的体积变化并保持良好的导电性。
鉴于此,上海大学袁帅研究员,Yingying Lv报道了通过氢键交联PEDOT:PSS和PETU成功地合成了一种多功能聚合物粘结剂。这种多功能聚合物粘结剂(PPTU)具有增强的导电性、优异的弹性和自愈性,被用作硅纳米颗粒之间的“导电弹簧”。
文章要点
1)具有弹性的多功能聚合物粘结剂可以很容易地通过互锁氢键连接到纳米硅颗粒的曲表面,同时使其在剥离或弯曲时具有机械稳定性。同时,导电网络将形成最佳的电子传输路径,从而提高倍率性能。此外,包覆在纳米硅颗粒上的PPTU粘结剂可以构建弹性保护层,以适应巨大的体积变化,提高硅负极的循环稳定性。
2)实验结果显示,利用这种多功能聚合物粘结剂代替商用聚丙烯酸粘结剂和炭黑混合物的纳米硅负极表现出更高的循环稳定性(300次循环后,容量达到2081 mAh g−1)和倍率性能(8 A g−1下,容量为908mAhg−1)。
这种多功能聚合物粘结剂具有高导电性、弹性和自愈性,是一种极有前途的粘结剂,可促进高性能锂离子电池的进一步发展。
参考文献
Yongxiang Su, et al, Binary Network of Conductive Elastic Polymer Constraining Nanosilicon for a High-Performance Lithium-Ion Battery, ACS Nano, 2021
DOI: 10.1021/acsnano.1c04240
https://doi.org/10.1021/acsnano.1c04240