汉阳大学ACS Energy Lett.：锂离子导电聚物粘结剂助力干法工艺复合正极

全固态锂电池(ASSLBs)被认为是当前锂离子电池有前途的替代品，因为它们的使用带来的安全风险较小。然而，通过传统的浆料（湿法）工艺制造复合正极存在技术挑战，例如硫化物电解质对有机溶剂的稳定性有限，以及由于使用绝缘聚合物粘结剂而增加了离子电阻。

韩国汉阳大学Yang-Kook Sun、Dong-Won Kim等开发了一种使用无溶剂（干式）工艺制造的复合正极。

图1 基于不同粘结剂的ASSLB的电化学性能

用于干法工艺的代表性聚合物粘结剂是聚四氟乙烯(PTFE)，它通常形成纤维状线性粘合并能够制造片状复合正极，另外PTFE在高电压下具有电化学稳定性，并且不与正极活性材料反应。然而，PTFE传导锂离子的能力有限，无法确保活性材料、固态电解质和导电碳之间有足够的界面粘合力。

在这项工作中，作者采用了一种新型锂离子导电离聚物粘结剂-聚（四氟乙烯-共-全氟（3-氧代-4-戊烯磺酸））锂盐（称为离聚物），用于ASSLBs复合正极的无溶剂干法工艺。与绝缘PTFE不同，离聚物有助于Li⁺的传输并由于其在整个复合正极中的均匀分布而确保良好的界面接触。

图2 基于不同粘结剂的复合正极的电化学特性

因此，实验显示，基于离聚物复合正极的ASSLB在放电容量（180.7 mAh g^-1 vs 176.7 mAh g^-1，0.1 C）、循环稳定性（在0.5 C下经过300次循环后容量保持率 90% vs 24%）和倍率性能（在2.0 C下，123.4 mAh g^-1 vs 76.2 mAh g^-1）方面均优于以PTFE制备的ASSLB。显然，这项工作所提出的离聚物是一种很有前景的聚合物粘结剂，以用于无溶剂制备具有良好循环稳定性和高倍率性能的ASSLBs复合电极。

图3 不同复合正极循环后的形态变化示意

All-Solid-State Lithium Batteries: Li+-Conducting Ionomer Binder for Dry-Processed Composite Cathodes. ACS Energy Letters 2022. DOI: 10.1021/acsenergylett.1c02756

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汉阳大学ACS Energy Lett.：锂离子导电聚物粘结剂助力干法工艺复合正极

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