I . Karakteristike i prednosti veziva od poliakrilata (PAA)
Minimalno oticanje u elektrolitovoj otapalama: pokazuje nisko oticanje, održavajući strukturni integritet listova elektroda tokom ciklusa punjenja / pražnjenja .
Visok udio karboksilnih grupa: Visoka gustoća polarnih karboksilnih grupa formira jake vodikove obveznice sa aktivnim materijalima koji sadrže hidroksil, poboljšavajući disperzijsku stabilnost .
Kontinuirano formiranje filma: Stvara jednoličan film na materijalnim površinama, poboljšavajući kontakt između aktivnih materijala i trenutnih kolektora .
Odlična mehanička stabilnost: olakšava jednostavnost obrade tokom proizvodnje elektroda .
Poboljšana performanse SEI i biciklizam: Visoka koncentracija polarnih funkcionalnih grupa promovira vezanje vodika sa silikonskim materijalima površine i pomaže u obliku stabilnog sloja čvrstog elektrolita (SEI), što rezultira vrhunskim ciklusom .
II . Razvojni izazovi
Konvencionalni PAA (poliakrilska kiselina) veziva za elektrode obično koriste unakrsne paa polimere kao anodnu vezu . kao visoko-molekularna polimer, i natpisnost za koroziju . Stabilizira mrežnu strukturu unutar anodne gnojive, a osigurava jedinstvenu disperziju aktivnih materijala i proširuje listu elektrode životni vijek .
Međutim, olakšavaju lepljenje vodonika u dugim molekularnim lancima Paa . Pomirenje, povećavajući svoju krutost, taines na osnovu toga što podrazumijeva pojačane naglašene širenjem aktivnih materijala za vrijeme biciklizma, a ometa procese navijanje i u konačnici Poboljšanja u elektrohemijskim performansama baterije .
III . Istraživačke prakse u praktičnim primjenama baterije
1. Natrijum-ion baterija tvrdo ugljični anode
Proizvođači tvrdog ugljika za natrijum-jonske baterije (SIBS) nameću stroge zahtjeve za PAA vezivama . visokokvalitetni, visoko fleksibilan PAA vezivo je presudan za zaštitu strukturnog integriteta anoda tvrdog ugljika .
Na trenutnom tržištu navodne ugljenom na tvrdom ugljiku, koristeći podstandardne PAA veziva značajno povećava povišena unutrašnja otpornost, negativno utječe na bateriju i pouzdanost.
Elektrohemijske performanse, provodljivost, prilagodljivost okoliša i otpornost na koroziju fleksibilnog PAA veziva također su kritični faktori, koji direktno utječu na kvalitetu konačnog proizvoda tvrdog ugljika .
Iza svojstvene karakteristike, praktična primjena se snažno fokusira na parametre performansi, poput veziva, čvrstog sadržaja, čvrstoće adhezije i nivoa pH . Ovi parametri direktno su povezani sa operativnom efikasnošću anode tvrdog ugljika .
2. silikonski anode
Silicijumske litijum-jonske baterije nude određeni kapacitet veće od konvencionalnog grafita ., a tvoreći se iz selekcije i optimizacije silicijuma i optimizacijom silicijuma od vitalnog optimizacije za poboljšanje silikonske anode . većina istraživanja koristi karboksimetil Celuloza (CMC) i polivinidenski fluorid (PVDF) Vezivi .
Značajno tijelo eksperimentalnog istraživanja ukazuje da čista PAA posjeduje mehanička svojstva uporediva sa CMC-om, ali sadrži veću koncentraciju karboksilnih funkcionalnih grupa . ovo omogućava da Paa djeluje kao vezivo za SI anode, pružajući vrhunske performanse .
Istraživanje dalje pokazuje pozitivan utjecaj ugljičnog premaza na stabilnost anode . SI nanopowder Anodes (testirana između {{-li +), uvrštavajući se na nivou izložbenim stabilnošću u prvih 100 ciklusa . ovi nalazima otvorenim novim avenima za istraživanje novih berza poput Serija polivinil alkohola (PVA).
Crosslinking PAA s drugim materijalima predstavlja novi razvojni smjer, uključujući vezivače unakrsnog povezanog u CMC-u, PAA-PVA-PVA vezivača, paa-pani (polioniline) unakrsne vezive, a EDTA-PAA veziva .
3. PVA G-PAA (PVA-COARFED-PAA)
Roman vodovodno vezivo, PVA-G-PAA, sintetizira se cijepljenjem PAA na bočne lance visoko fleksibilne PVA (polivinil alkohola) . Ova funkcionalna grupa za grupne povećava fleksibilnost povezivanja PAA-e, a koristi PVA-e, odlična svojstva za adheziju .
Ova polimerizacija slobodno radikalne cijene unosi elastičnost, kompenzaciju strukturnih ograničenja čistih PAA veziva .
Tijekom elektroda izmišljenja kontinuirano se vrši valjani komptaksirajući segmente valjka kroz definirane segmente dužine lista . Ovaj proces povećava žilavost, minimiziranje deformacije, poboljšanje brzine specifikacije, i proširenje životnog ciklusa za poboljšanje i produženje živog ciklusa baterije .
4. PAA Prelitna (Lipaa)
Primjena silikonskih ugljika (SI-C) nameće veće zahtjeve za anodni vezive i provodljive agentske sisteme su neprikladne za Si Acoxyl PAA-e, sposobne formiraju vodonikove obveznice s funkcionalnim grupama na lištima za SI i značajno poboljšanje ciklusa ciklusa Anodes . Tako su vezivači PAA vrlo efikasni za si anode .
Studije pokazuju da litijum-poliakrilat (Lipaa) nadmašuje sam Paa, iako su osnovni razlozi bili nejasni . opsežna istraživanja koja su provedena kako bi se mehanizam zaostajao iza superiornih performansi Lipaa .
. Crno-elonacije su sastoji se od 15% Nano-SI, 2% ugljičnog crnog, a 10% veziva (bilo da je Paa ili Lipaa) izveden u . diplomirajući se u potpunosti . celijski testiranje u ~ 790 mAh / g za anode na bazi Lipaa nasuprot ~ 610 MAH / G za Anode na bazi PAA .
Krivulje izvedbe u cjelokupnim ćelijama pomoću NMC532 katoda
Slika sa vezivom Lipaa ne prikazuju značajnu korelaciju između performansi ciklusa i sekundarnog sušenja . NMC532 katoda isporučila je početni kapacitet od 127 mAh / g u C / 3, odbijajući ~ 91 mAh / g nakon 90 ciklusa .
Slika B: Veličine PAA-ja pokazuju jasnu zavisnost od sekundarne temperature sušenja (zlato od 120 stupnjeva, 180 stepeni plavoj ćeliji, a najbrže od 160 stepeni osušenih, dostiže ~ 62 mAh / G nakon 90 ciklusa . odbijena od 140 ciklusa razgrađena sušena sporije, održavanje ~ 71 mAh / g .
Kolumbična efikasnost (CE): Lipaa ćelije postignute ~ 84% (samo 200 stepeni Lipaa je bila nešto niža na ~ 82%) u prvih 5 ciklusa . PAA-e (80% CE (samo 180 stepeni PAA ćelija), zahtijevajući je samo u ~ 75%) ~ 40 ciklusa dostići 99,6% CE - znatno sporije od Lipaa ćelija.
Ispitivanja pulsa na 50% dubine pražnjenja (DOD) otkrili su znatno niži unutarnji otpor u ćelijama Lipaa u odnosu na Paa ćelije [referenciranu lizu dolje], bez ikakvog sekundarnog sušenja za Lipaa, primjetno se povećala na višim sekundarnim temperaturama sušenja .
Termogravimetrijska analiza (TGA) od Haysa [0}} niže] na Lipaa i PAA anodi identificirali su dva glavna dehidracija koraka: 1) Uklanjanje vode (lipaa ~ 75 stepen) . Dostupni su vrhovi za gubitak kilograma između 140-208 stepena i lipaa između 85-190 Stupanj, pripisan polimerizaciji nekih karboksilnih grupa koji oslobađaju vodu [referenciranu reakciju u nastavku] . Ova reakcija je manje izražena u Lipaa, gde LI zamenjuje u ~ 80% karboksilnih grupa .
Polimerizacija visokotemperaturne temperature mogu oslabiti interakciju između PAA i SI, koji potencijalno objašnjavaju performanse visokotemperacije sušenih paa anoda.
Ⅳ. Zaključak
Ova studija identificira lošu elektrohemijsku stabilnost kao ključni faktor koji ograničava performanse PAA ciklusa . pri malim potencijalima, Paa je podvrgnuta djelomičnom pretvorbomLipaa, generiranje vodikovog plina:
PAA + ... ->Lipaa + H₂
Ova reakcija objašnjava donji prvo ciklus CE ćelije Paa (~ 80%) u odnosu na ćelije Lipaa (~ 84%), a značajno duže vrijeme (~ 40 ciklusa vs .<5 cycles) required for PAA cells to achieve high Coulombic efficiency (99.6%).
Tob Nova energija- Vaš profesionalni partner uMaterijali za baterije, Oprema i proizvodna rešenja za proizvodnju .
