电动汽车等大规模储能应用的高速发展对锂离子

2019-08-14
本网记者
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168
摘要:电动汽车等大规模储能应用的高速发展对锂离子电池的性能提出了更高的要求。高性能电池系统的发展需要对每一个电池组件进行优化,包括电极材料、电解液以及粘结剂。传统锂离子

电动汽车等大规模储能运用的高速开展对锂离子电池的功用提出了更高的要求。
高功用电池体系的开展需求对每一个电池组件进行优化,包含电极资料、电解液以及粘结剂。
传统锂离子电池的粘结剂体系由绝缘聚合物和导电添加剂的混合物组成。
在制备电池电极时,导电相和活性资料随机散布,通常会导致较差的电子和离子传输才能。
当运用高容量电极资料时,电化学反响发生的高应力会损坏传统粘结剂体系的机械完整性,导致电池的循环寿数下降。
因而,规划能够供给安稳、低阻、接连的内部通路以衔接电极的一切区域的新式粘结剂体系至关重要。
近来,应邀于美国化学会(ACS)的闻名期刊Accounts of Chemical Research, 德克萨斯大学奥斯汀分校的余桂华教授(通讯作者)和石烨博士,周星怡博士生根据近期宣布的关于新式锂离子电池粘结剂体系的组成、运用以及机理研讨方面的作业,体系总结了高功用粘结剂体系资料与结构规划的最新进展,剖析了研讨粘结剂电化学机理的模拟与表征办法,最终展望了未来多功用电池粘结剂的开展(图1)。
图1 新式锂离子电池粘结剂的资料与结构规划以及机理研讨文章首要介绍了具有丰厚羧基的绝缘聚合物在电池粘结剂中的运用。
它们能与活性资料发生较强的结合力,使电极资料在电化学反响中坚持结构安稳,然后到达高容量以及优异的循环功用(图2a)。
但是,根据绝缘聚合物的粘结剂体系依然需求导电添加剂的运用,阻止了电池能量密度的进一步进步。
与此不同,根据导电聚合物的多功用粘结剂能一起起到粘合以及导电效果,然后得到了广泛的研讨。
在一系列研讨中,研讨人员经过在主链上引进不同功用基团对导电聚合物进行分子结构的调控,在不影响电学特性的前提下,进步了粘结剂的机械以及溶胀功用(图2b)。
余桂华课题组则经过对导电聚合物微结构的调控,开展了具有三维网络结构的导电高分子凝胶,并将其运用于电池粘结剂中(图2c)。
这种导电高分子凝胶的结构与性质高度可调,其三维结构不只能够促进电子和离子在电极中的传输,还能进步电极的安稳性,并改进活性颗粒的均匀散布。
文章持续介绍了粘结剂机理研讨方面的作业,包含模拟计算以及先进表征手法的运用,并总结了未来新式粘结剂体系的规划原则。
图2 (a)具有丰厚羧基的绝缘聚合物在电池粘结剂中的运用。
(b)经过在主链上引进不同功用基团对导电聚合物粘结剂进行分子结构的调控。
(c)导电高分子凝胶的组成以及在新一代电池粘结剂中的运用文章还展望了未来多功用电池粘结剂的组成与运用。
经过分子规划以及复合资料的组成,更多的功用能够被引进电池粘结剂体系中,包含自修复功用、柔性、可拉伸功用以及环境呼应性。

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