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聚丙烯酸 PAA
聚丙烯酸 PAA

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聚丙烯酸 PAA

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重慶

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粘結(jié)劑作為電極的重要組成部分,對(duì)于穩(wěn)定負(fù)極結(jié)構(gòu),改善電池性能具有重要作用。根據(jù)趙桃林等的研究,不同性質(zhì)的粘結(jié)劑會(huì)直接影響電池的比容量、庫(kù)倫效率和電化學(xué)性能的穩(wěn)定性等。環(huán)保綠色的水性粘結(jié)劑為發(fā)展主流,PAA更適用于硅基負(fù)極材料。根據(jù)李延良等的研究,目前應(yīng)用于負(fù)極的粘結(jié)劑大多屬于水性粘結(jié)劑,包括PAA、CMC、SBR等,具有無(wú)溶劑釋放、生產(chǎn)環(huán)境綠色、成本低、不易燃、使用安全等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)周建華、徐鄭帥、米吉福、武兆輝、李延良等的研究表明,PAA具備的高濃度羧基官能團(tuán)、鈉化后可改善SEI膜的性能以防止電化學(xué)循環(huán)過(guò)程中電解液的分解、無(wú)定型高分子晶體結(jié)構(gòu)、將純硅電極的**庫(kù)侖效率提升到90%以上等特點(diǎn),使PAA相對(duì)其他粘結(jié)劑更適用于硅基負(fù)極材料。



微信圖片_20220913155928.jpg


        聚丙烯酸(PAA)為鏈狀高分子水性粘結(jié)劑。PAA作為粘結(jié)劑具有以下優(yōu)勢(shì):

        A: 在電解液碳酸酯溶劑中幾乎不會(huì)發(fā)生溶脹,充放電過(guò)程中電極片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;

        B: 其結(jié)構(gòu)中的羧基含量高于CMC,能夠和表面含有羥基等基團(tuán)的活性物質(zhì)材料形成較強(qiáng)的氫鍵作用,促進(jìn)在電極表面形成比CMC更加均勻的包覆;

        C: 能夠在電極片中形成較為致密的膜,增加活性物質(zhì)與集流體間的電接觸;

        D: 優(yōu)良的抗拉機(jī)械強(qiáng)度,有利于機(jī)械加工。


微信圖片_20220913155940.jpg


          Wening等對(duì)比了PAA、CMC和PVDF作為粘結(jié)劑對(duì)鈦酸鋰電極性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),使用PAA的鈦酸鋰電極片呈現(xiàn)出**的均勻性和良好的電化學(xué)性能,在1C倍率下充放電時(shí)具有150mAh/g的比容量,在16C倍率下仍具有130mAh/g的比容量。PAA同時(shí)也適用于磷酸鐵鋰正極和硅負(fù)極。

          PAA中-COOH的中和度在很大程度上影響其作為粘結(jié)劑的性能。PAA溶于水后由于分子間較強(qiáng)的羧基氫鍵作用力容易形成分子間團(tuán)聚的結(jié)構(gòu)。使用堿類將PAA中和后制備出 PAH-M鹽,羧基鹽基團(tuán)間的靜電排斥提高了分子鏈的舒展性,有利于減小分子間團(tuán)聚效應(yīng)。

         Han等以不同類型的PAH-M(M=Li、Na、K、NH4)作為硅/石墨復(fù)合負(fù)極材料電極的粘結(jié)劑,研究了鹽的種類以及其中和度對(duì)電極片性能的影響。使用PAH0.2Na0.8的硅-石墨電極片表現(xiàn)出****庫(kù)倫效率(69%)、****可逆容量(1400mAh/g)以及**循環(huán)性能。這可能是由于Na+有利于提高材料表面SEI膜的性能,從而改善了材料嵌鋰的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。


微信圖片_20220913155944.jpg


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