AEM: 两亲性瓶刷聚合物粘结剂实现稳定循环的27 mg cm-2高正极负载！

为了满足对高能量密度锂离子电池不断增长的需求，人们致力于开发能够满足高容量/高电压要求的正极材料。然而，正极粘结剂的发展相对缓慢限制了实用高能锂离子电池的开发。

在此，韩国延世大学Sang-Young Lee、高丽大学Joona Bang及蔚山科学技术院Ju-Myung Kim等人设计了一种新型的基于两亲性瓶刷聚合物（BBPs）的正极粘结剂材料，由连接到聚合物主链的密集接枝侧链组成。

具体而言，作者使用聚丙烯酸（PAA）作为侧链，通过开环复分解聚合合成BBP。由于PAA侧链的亲水性和聚降冰片烯 (PNB) 主链的疏水性，BBP具有本征两亲性。PNB主链可以与基于非水溶剂的商用正极制造工艺兼容，而PAA侧链在正极活性层和金属集流体之间提供了强大的附着力。

图1. BBP/PVDF粘结剂的结构/电化学表征对比

作者选择了NCM811正极材料作为概念证明，受益于平衡的两亲性和基于瓶刷的结构独特性，BBP粘结剂增强了：i) 在正极板的厚度方向上形成高度发达的电子/离子传导通路；ii) NCM811层和集流体之间的粘附性，即使在正极片处于电解液浸泡状态下；iii) 螯合从NCM811溶解的过渡金属离子，从而防止 NCM811的相变。

因此，采用极低含量（1 wt%）的BBP粘结剂获得了具有稳定循环性能的高质量负载（27 mg cm^-2，相当于5.2 mAh cm^-2）NCM811正极。这项研究为设计先进的正极粘结剂开辟了新的途径，有望同步高能量密度电池正极活性材料的发展。

图2. 由BBP粘结剂实现的高质量负载NCM811正极

Amphiphilic Bottlebrush Polymeric Binders for High-Mass-Loading Cathodes in Lithium-Ion Batteries, Advanced Energy Materials 2021. DOI: 10.1002/aenm.202102109

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