深大杨金龙AEM：阻燃聚合物粘结剂，实现自熄性安全锂离子电池！

华算老司机 • 2022年10月11日上午4:11 • 顶刊 • 阅读 4

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石墨-硅复合材料（GSC）负极材料具有高比容量和优异的导电性，在高性能锂离子电池（LIB）方面具有诱人的前景。然而，GSC的商业化受到其循环性差和安全问题的阻碍。

深圳大学杨金龙等成功地设计了一种交联聚合物粘结剂，以改善LIB的电化学性能和防火性能。

图1. 交联聚合物的合成与表征

具体而言，作者设计了一种与聚磷酸铵（APP）和聚丙烯酸（PAA）交联的耐火聚合物粘结剂，以改善GSC负极的电化学性能并提高其安全性。交联聚合物不仅可形成3D网络结构以增强复合电极的力学性能，而且均匀覆盖电极表面，有效减少了电极与电解液之间的副反应，从而提高其倍率容量和循环稳定性。此外，APP通过热过程分解产生不易燃物质，阻断热失控传播路径，从而达到灭火效果。

图2. 具有APP-PAA粘结剂的GSC负极的电化学性能

因此，采用10wt%的APP交联的GSC/PAA负极（GSC/10APP-PAA）在0.5C时可提供315 mAh g^-1的高容量，并可稳定地运行1000次循环，容量衰减低至每圈0.03%。更重要的是，GSC/10APP-PAA负极的峰值热释放率和总热释放值分别从0.35 J s^-1和1.6 J g^-1明显降低，从而缩短了自熄灭时间，这证明交联聚合物在锂离子电池的热失控过程中起到了防火作用。

图3. 基于不同GSC负极的阻燃行为和全电池性能

Flame-Retardant Crosslinked Polymer Stabilizes Graphite–Silicon Composite Anode for Self-Extinguishing Lithium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202779

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