PAMAM樹(shù)枝狀聚合物誘導(dǎo)的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)粘合劑賦予電池優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性

鋰離子電池因其高比容量、低自放電和無(wú)記憶效應(yīng)而受到廣泛關(guān)注。對(duì)于商用電池，充放電性能主要由陰極的理論容量、電子導(dǎo)電性、離子導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性決定。聚合物粘結(jié)劑作為陰極組分是絕緣的，但可以通過(guò)其內(nèi)聚提供連續(xù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)，從而對(duì)陰極的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性起決定作用。聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物是一種常用的陰極粘合劑，與其他線(xiàn)性聚合物相比，具有優(yōu)越的電池性能。

電極內(nèi)部的電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率對(duì)鋰離子電池的性能起著決定性的作用。然而，傳統(tǒng)的連接活性材料導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的聚合物粘結(jié)劑，如PVDF在電解液浸泡后往往會(huì)失去原有的結(jié)構(gòu)和功能，這會(huì)使導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)崩潰，從而影響鋰離子電池的充放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性。

為此，本文設(shè)計(jì)了聚酰胺胺(PAMAM)誘導(dǎo)的三維交聯(lián)聚合物，并將其作為鋰離子電池陰極的粘結(jié)劑。與傳統(tǒng)的線(xiàn)性聚偏氟乙烯(PVDF)粘結(jié)劑相比，3D粘結(jié)劑表現(xiàn)出更好的粘結(jié)能力和電解質(zhì)親和力，使電極材料之間的接觸更加緊密，從而為L(zhǎng)iFePO4陰極帶來(lái)了優(yōu)異的電子電導(dǎo)率和離子電導(dǎo)率。由于PAMAM中豐富的胺基和空腔，使其具有良好的電解質(zhì)親和力，從而降低了電池的界面阻抗。因此，實(shí)現(xiàn)了更小的極化和更好的c-倍率能力(140 mAh g-1 / 2C放電)。

此外，粘合劑中構(gòu)建的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)更強(qiáng)的自身強(qiáng)度和與襯底的附著力(平均7.69 N)，為電極提供了光滑穩(wěn)定的表面形態(tài)，最終提高了循環(huán)性能(250次循環(huán)后保持98%)。顯然，這種三維交聯(lián)聚合物為下一代新一代粘合劑的設(shè)計(jì)提供新的思路和解決方案，將為大功率鋰離子電池的開(kāi)發(fā)帶來(lái)新的突破。

文獻(xiàn)來(lái)源：Yuqin Hu, Cheng Wang, Guobin Zhu, Jing Xu, Luoxin Wang, Hua Wang, Chunzu Cheng. J. Electrochem. Soc. 2023, 170, 030547.