​AM：对苯二胺超分子桥接电解质-粘结剂，助力全固态锂电

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​AM：对苯二胺超分子桥接电解质-粘结剂，助力全固态锂电
粘结剂是决定锂离子电池电极结构完整性和离子导电性的重要成分。然而，传统粘结剂的导电性和耐久性不足以与固态电解质一起使用。
​AM：对苯二胺超分子桥接电解质-粘结剂，助力全固态锂电
图1 材料表征
成均馆大学 Pil J. Yoo、三星SDI有限公司Youngugk Kim等提出了一种用于锂离子二次电池的新型体系，该体系将电解质和粘结剂结合成一个统一的结构，这是通过使用对苯二胺（ppD）分子在母体粘结剂之间建立超分子桥来实现的。
研究发现，由于ppD的部分交联效应和电荷转移结构，与传统母体粘结剂相比，所提出的策略可将离子导电性和机械性能提高6.4倍（PEO-pPD 的导电性达到3.73×10-4 S cm-1）和4.4倍（PAA-pPD的机械强度达到151.4 kPa）。
采用这种电池体系后，由于锂离子预先均匀地分布在整个电池体系中，因此不需要预老化过程将锂离子扩散到电极上。
此外，与基于颗粒的全固态电池（ASSB）系统不同，由于聚合物具有填充空隙的可塑性，拟议的ASSB电池可以在没有外部压力的情况下稳定运行。
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图2 裸聚合物及其pPD桥接超分子相的离子电导率表征
凭借这些优势，粘结剂-电解质一体电池设计有效地降低了电解质/容量（E/C）比，实现了小于10 mg mAh-1的贫电解质操作条件，提高了电池的能量密度。进一步，当将LFP正极和锂负极应用于该系统时，在0.5 C的电流密度下，经过100次循环后，最终实现了98.7%的容量保持率，平均库仑效率达到99.7%。
总体而言，这项工作利用基于pPD的超分子成功地整合了电解质和粘结剂的功能，该研究成果能为开发电解质与活性材料之间具有优化界面接触的新型固态电池带来启发。
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图3 裸聚合物及其pPD桥接超分子的电池性能
p-Phenylenediamine-Bridged Binder-Electrolyte-Unified Supramolecules for Versatile Lithium Secondary Batteries. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202304803

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