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深大楊金龍AEM：阻燃聚合物粘結(jié)劑，實(shí)現(xiàn)自熄性安全鋰離子電池！

石墨-硅復(fù)合材料（GSC）負(fù)極材料具有高比容量和優(yōu)異的導(dǎo)電性，在高性能鋰離子電池（LIB）方面具有誘人的前景。然而，GSC的商業(yè)化受到其循環(huán)性差和安全問(wèn)題的阻礙。

深圳大學(xué)楊金龍等成功地設(shè)計(jì)了一種交聯(lián)聚合物粘結(jié)劑，以改善LIB的電化學(xué)性能和防火性能。

圖1. 交聯(lián)聚合物的合成與表征

具體而言，作者設(shè)計(jì)了一種與聚磷酸銨（APP）和聚丙烯酸（PAA）交聯(lián)的耐火聚合物粘結(jié)劑，以改善GSC負(fù)極的電化學(xué)性能并提高其安全性。交聯(lián)聚合物不僅可形成3D網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)復(fù)合電極的力學(xué)性能，而且均勻覆蓋電極表面，有效減少了電極與電解液之間的副反應(yīng)，從而提高其倍率容量和循環(huán)穩(wěn)定性。此外，APP通過(guò)熱過(guò)程分解產(chǎn)生不易燃物質(zhì)，阻斷熱失控傳播路徑，從而達(dá)到滅火效果。

圖2. 具有APP-PAA粘結(jié)劑的GSC負(fù)極的電化學(xué)性能

因此，采用10wt%的APP交聯(lián)的GSC/PAA負(fù)極（GSC/10APP-PAA）在0.5C時(shí)可提供315 mAh g^-1的高容量，并可穩(wěn)定地運(yùn)行1000次循環(huán)，容量衰減低至每圈0.03%。更重要的是，GSC/10APP-PAA負(fù)極的峰值熱釋放率和總熱釋放值分別從0.35 J s^-1和1.6 J g^-1明顯降低，從而縮短了自熄滅時(shí)間，這證明交聯(lián)聚合物在鋰離子電池的熱失控過(guò)程中起到了防火作用。

圖3. 基于不同GSC負(fù)極的阻燃行為和全電池性能

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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