一种用于锂离子电池硅基负极的高弹性自愈合聚合物黏结剂OA

硅(Si)以其极高的理论比容量值,被认为是下一代锂离子电池(LIBs)最有前途的负极活性材料之一。但由于巨大的体积膨胀效应,硅纳米颗粒在实际的充放电循环过程中极易从集流体上粉化脱落,从而使锂离子电池的比容量出现快速下降。聚合物黏结剂为改善该问题提供了有效方案。本研究以超支化聚乙烯亚胺(HPEI)为主体、以分子链长度优化的羧基末端改性聚乙二醇(COOH-PEG)为大分子交联剂,通过HPEI上质子化的氨基和COOH-PEG上去质子化的羧基之间形成离子键构建交联节点,最终获得了一种兼具高弹性和自愈合性的黏结剂交联网络。制备得到的硅负极展现出较高的可逆比容量(500 mA·g^(-1)的电流密度下循环100次后,放电比容量维持在2973 mAh·g^(-1))和优异的倍率性能(2000 mA·g^(-1)的电流密度下循环10次后,放电比容量维持在2671 mAh·g^(-1))。即使在2000 mA·g^(-1)的高电流密度下,经过200次充放电循环后,该硅负极依然可以保持1748 mAh·g^(-1)(84%的容量保持率)的可逆比容量,为适用于快速充放电条件下的锂离子电池硅负极材料的开发提供了重要的思路。