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湖南大学张世国教授:新型聚离子液体粘附材料在锂硫电池中大显身手,中国化工网,okmart.com
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湖南大学张世国教授:新型聚离子液体粘附材料在锂硫电池中大显身手
2020年12月23日    阅读量:     新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

体积膨胀和穿梭效应是锂硫电池面临的两大问题,通过粘结剂的改性可以来抑制穿梭效应和克服体积膨胀,从而实现锂硫电池的高性能,但是如何低成本高效率制备性能优异粘结剂仍具有很大的挑战性。最近,湖南大学材料科学与工程学院张世国教授课题组设计了一种基于粘附性聚离子液体的新型锂硫电池粘结剂(D-PAA-C-EA)。该粘结剂的制备非常简单,只需将聚丙烯酸(PAA)和小分子乙醇胺(EA)直接混合中和即可中国化工网okmart.com。所制备得到的D-PAA/C-EA不仅具有水溶性,还表现出很强的粘附性。

制备过程

湖南大学张世国教授:新型聚离子液体粘附材料在锂硫电池中大显身手 中国化工网,okmart.com

图:制备流程与粘附机理

初始的PAA分子链具有很强的分子内氢键,使得PAA分子容易“内聚”,导致分子链与链之间的连接较弱,导致粘附性较弱。EA的引入使PAA去质子化,打破了原有的羧基之间的分子内氢键,并形成了更多、更强的氢键和静电作用,使得链与链之间的连接增强,形成了更为复杂的三维交联体系,宏观上表现出较强的粘附性。

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图:a为玻璃基底上粘结剂的粘附测试,b为含硫正极的十字弯折测试

引入小分子EA后,D-PAA/C-EA的粘附强度得到大幅度提升。在极片的弯折测试中,D-PAA/C-EA正极表现出更好的稳定性,三次对折之后,活性物质没有脱落。

优异的锂硫电池粘结剂

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图:D-PAA/C-EA与常用锂硫电池粘结剂(PVDF,PAA)的循环对比(S loading:1 mg cm-2)

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图:使用D-PAA/C-EA时,高活性物质担载量时的循环测试

与PAA、PVDF对比,基于D-PAA/C-EA的锂硫电池表现出较高的初始容量和容量保持率。此外,当S担载量较高时,基于D-PAA/C-EA的锂硫电池也表现出良好的循环稳定性。同时,相比于其他粘结剂,D-PAA/C-EA对多硫化物的穿梭效应具有更好的抑制作用。该研究通过简单的混合即可制备高性能的锂硫电池粘结剂,并且价格低廉,环保,容易量产,对新型电池粘结剂的设计和开发有重要意义。


标签:催化剂及助剂化工应用技术中心胶粘剂今日头条精细化学品
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