尽管人们对高面积容量锂电池电极产生了巨大的兴趣,但它们的结构不稳定和不均匀的电荷转移一直困扰着实际应用。
在此,延世大学Sang-Young Lee,仁川大学Taeeun Yim,高丽大学Sang Kyu Kwak提出了一种阳离子半互穿聚合物网络(c-IPN)粘合剂策略,重点关注电极中静电现象的调节。
文章要点
1)与传统的中性线性粘合剂相比,c-IPN 由于其表面电荷驱动的静电斥力和机械韧性,抑制了溶剂干燥引起的电极裂纹演化,并改善了电极组分的分散状态。
2)c-IPN通过静电引力将液体电解质的阴离子固定在电极内,从而促进Li+传导并形成稳定的阴极-电解质界面。因此,c-IPN 使用商业浆料铸造电极制造技术,可实现高面积容量(高达 20 mAh cm–2 )正极,并具有良好的循环性能(100 次循环后的容量保持率 = 82%),同时充分利用 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2的理论比容量。
3)此外,c-IPN阴极与锂金属阳极的耦合产生了在25 °C下具有高能量含量的双层袋型电池(376 Wh kgcell−1 / 1043 Wh Lcell–1,估计包括包装物质),证明了实际可行性用于可扩展的高面积容量电极的 c-IPN 粘合剂。
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Kim, JH., Lee, K.M., Kim, J.W. et al. Regulating electrostatic phenomena by cationic polymer binder for scalable high-areal-capacity Li battery electrodes. Nat Commun 14, 5721 (2023).
DOI:10.1038/s41467-023-41513-1
https://doi.org/10.1038/s41467-023-41513-1