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三維分級結構水性粘合劑:實現鋰離子電池水性粘合劑的多功能化

發布日期:2018年07月13日  作者:  編輯:化工學院  文章點擊量:

可持續能源發展是當今人類密切關注和迫切需要解決的問題,對更高能量密度電池體系的研究成為了當今的熱潮。鋰離子電池是在現有鋰二次電池基礎上實現商品化應用的實用二次電池體系,然而,這類電池面臨制備工藝復雜且對環境有污染和能量密度低的問題。那么,如何解決鋰離子電池上述問題,是廣大研究者積極探索的課題。

澳门新萄京目前鋰離子電池的研究主要集中在正負極材料、電解液和隔膜等,對電極中重要的輔助材料粘合劑的研究較少。粘合劑的主要作用是粘結和保持活性物質,穩定極片的結構和減少電極的阻抗等,對電極乃至整個鋰離子電池的性能(內阻、容量、循環壽命、比能量等)有很大的影響。

澳门新萄京按其分散介質性質的不同粘合劑可分為油性和水性兩大類。目前商品化應用的是聚偏氟乙烯(PVDF),但它具有離子和電子絕緣性、高溫時體積膨脹、以及其分散劑N-甲基吡咯烷酮(NMP)環境不友好等缺點。而水性粘合劑具有環境友好、價格低廉等優點,是目前電池粘結劑的主流發展方向,但這類粘合劑主要是以點型或線型分布,在一維或二維方向上對其固化,電極顆粒間缺乏長程連接,充放電過程中粉體顆粒會從集流體上脫落下來,降低其利用率低。若粘合劑與粉體顆粒能同時以點和面兩種方式建立長程連接,在三維方向上固化電極材料顆粒,提高粘合劑的粘結力降低粘合劑的使用量,這將有助于提高能量密度。

澳门新萄京圍繞水性粘合劑多功能化的研究,馬先果副教授小組從水性粘合劑的分子結構設計出發,設計制備了表面帶有離子基團的三維異質結構水性粘合劑,實現了鋰離子電池水性粘合劑的多功能性,兼顧粘接力和導電性。相關工作近期在能源與燃料綜合類TOP期刊《Electrochimica Acta》上在線全文發表,影響因子5.116,澳门新萄京為第一署名單位。

此項研究得到了國家自然科學基金委員會青年項目與地區基金(51603049, 21766005)、貴州省自然科學基金(黔科合J字[2015]2059, [2015]2069)的大力支持。

全文詳見:

Xianguo Ma, Shuliang Zou, Anjiang Tang, Lijun Chen, Zhenghua Deng, Bruno G. Pollet, Shan Ji,Three-dimensional hierarchical walnut kernel shape conducting polymer as water soluble binder for lithium-ion battery;Electrochimica Acta 269 (2018) 571-579; DOI:10.1016/j.electacta.2018.03.031. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S001346861830519X

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