新型共聚物黏合劑可延長鋰離子電池壽命

鋰離子電池容量隨時間下降的主要原因之一是普遍采用石墨制備的負極退化。石墨負極的主要挑戰(zhàn)之一是石墨材料在大電流深循環(huán)下的剝落。因此，石墨需要黏結(jié)劑來防止在使用過程中降解。目前最廣泛使用的黏結(jié)劑是聚偏二氟乙烯(PVDF)。然而PVDF不導(dǎo)電，在電解液中會緩慢溶解，對集流器的黏附性較差，不能作為長壽命鋰離子電池的強力黏合劑。

由日本科學(xué)技術(shù)高級研究所Noriyoshi Matsumi教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊在《ACS Applied Energy Materials》發(fā)表的一篇文章指出，以BP(雙亞氨基烯對苯二酚對苯撐)為黏合劑制備的負極性能好于采用PVDF黏合劑，表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，可逆容量為 260 mAh/g、倍率為1C時，循環(huán)周期達1 735圈，且容量保持率為95%。研究人員將BP黏合劑的卓越性能歸因于其機械強度：①BP黏合劑機械穩(wěn)定性更好，負極黏附性強，部分是由于雙亞氨基烯醌基團和石墨之間的π-π相互作用，同時也由于共聚物的配體與電池銅集流體之間良好的黏附性；②BP共聚物導(dǎo)電率不僅比PVDF高很多，而且形成的導(dǎo)電固體電解質(zhì)界面更薄，電阻更??；③BP共聚物不易與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，降解速率大幅減小；④BP共聚物負極也表現(xiàn)出非常高且穩(wěn)定的庫侖效率。庫侖效率是衡量電池性能的一個指標(在一個周期內(nèi)充電電量和放電電量的比例)。