I . Característiques i avantatges dels enquadernadors de poliacrilat (PAA)
Inflor mínima en dissolvents d’electròlits: presenta una inflor baixa, mantenint la integritat estructural de les làmines d’elèctrodes durant els cicles de càrrega/descàrrega .
Alta proporció de grups carboxil: L’alta densitat de grups carboxil polars forma enllaços forts d’hidrogen amb materials actius que contenen hidroxil, millorant l’estabilitat de dispersió .
Formació de pel·lícules contínues: crea una pel·lícula uniforme a les superfícies de material, millorant el contacte entre materials actius i col·leccionistes actuals .
Excel·lent estabilitat mecànica: facilita la facilitat de processament durant la fabricació d’elèctrodes .
La formació de SEI millorada i el rendiment del ciclisme: L’elevada concentració de grups funcionals polars promou l’enllaç d’hidrogen amb superfícies de materials de silici i ajuda a formar una capa d’interfase d’electròlits sòlids (SEI) estable, donant lloc a una vida de cicle superior .
II . Reptes de desenvolupament
Els sistemes convencionals PAA (àcid poliacrílic) per als elèctrodes utilitzen normalment polímers PAA reticulats com a lligador de l’anode . com a polímer de pes alt molecular, PAA ofereix una adhesió excel·lent, una estabilitat de dispersió i una inhibició de la corrosió Materials i estén LifeSpan Full de l'elèctrode .
Tot i això, els grups funcionals polars faciliten l’enllaç d’hidrogen dins de les llargues cadenes moleculars de PAA . Això restringeix la rotació lliure de les cadenes, augmentant la seva rigidesa . En conseqüència, les fulls d’elèctrodes basats en PAA generalment presenten una duresa deficient duresa . que compromet la seva capacitat per a la possibilitat de induir-se per la subministrament de la disminució de la prestació de la prestació de la prestació de volums, per a la protecció del volum. Refranys dels processos de bobinatge cel·lular i, en definitiva, limita les millores en el rendiment electroquímic de la bateria .
Iii . pràctiques de recerca en aplicacions pràctiques de PAA de grau de bateria
1. Bateria de sodi-ion de bateria dura de carboni
Els fabricants d’anodes de carboni dur per a bateries d’ions de sodi (SIBS) imposen requisits estrictes als enllaços PAA . Un aglutinant PAA d’alta qualitat i altament flexible és crucial per protegir la integritat estructural dels anodes de carboni dur .
En el mercat actual de l’anode de carboni SIB, l’ús de l’enllaçs PAA inferiors augmenta significativament el risc d’elevada resistència interna, que afecta negativament l’eficiència i la fiabilitat de la bateria . Per contra, un aglutinant PAA premium i altament flexible mitiga efectivament aquests problemes .}
El rendiment electroquímic, la conductivitat, l’adaptabilitat ambiental i la resistència a la corrosió de l’enllaç PAA flexible també són factors crítics, influint directament en la qualitat del producte final de l’anode de carboni dur .
Més enllà de les característiques inherents, l’aplicació pràctica se centra molt en paràmetres de rendiment com ara característiques d’enllaç, contingut sòlid, força d’adhesió i nivell de pH . Aquests paràmetres es correlacionen directament amb l’eficiència operativa de l’ànode de carboni dur .
2. Anodes basats en silici
Els anodes de bateria d’ions de liti basats en silici ofereixen una capacitat específica Un ordre de magnitud superior al grafit convencional . No obstant això, formar anodes de silici estables és difícil a causa dels canvis significatius del volum durant el electroquímic d’aliair/distribució de silici amb liti . Selecció d’enllaç Estabilitat . La majoria de les investigacions utilitzen carimetil cel·lulosa (cmc) i fluorur de poliviniliden (PVDF) enquadernadors .
Un cos significatiu d’investigació experimental indica que PAA pura posseeix propietats mecàniques comparables a CMC, però conté una concentració més elevada de grups funcionals carboxil . Això permet a PAA actuar com a aglutinant per a anodes SI, proporcionant un rendiment superior .
La investigació demostra a més l'impacte positiu del recobriment de carboni en l'estabilitat de l'ànode . Anodes Nanopowder recoberts de carboni (provat entre 0 . 01 i 1 v vs . li/li+), incorporant PAA a nivells tan baix com 15 en pes Obriu noves vies per explorar nous aglutinants com la sèrie polivinil alcohol (PVA).
La reticulació PAA amb altres materials representa una nova direcció de desenvolupament, incloent-hi els enllaços reticulats AA-CMC, els enquadernadors reticulats PAA-PVA, els enquadernadors reticulats PAA-Pani (polianilina) i els enllaços EDTA-PAA .
3. PVA-G-PAA (PVA-GRAFTED-PAA)
Un nou aglutinant soluble en aigua, PVA-G-PAA, es sintetitza mitjançant l’empelt PAA a les cadenes laterals de PVA altament flexible (alcohol polivinil) . Aquesta modificació de grup funcional millora la flexibilitat del sistema PAA Binder mentre s’aprofita les excel·lents propietats d’adhesió de PVA.
Aquesta polimerització d'empelt de radical lliure introdueix l'elasticitat, compensant les limitacions estructurals dels enquadernadors PAA purs .
Durant la fabricació de fulls d’elèctrodes, la compactació del rodatge es realitza contínuament mitjançant diverses pressions de rodets a través de segments de longitud definits del full . Aquest procés millora la duresa del full, minimitzant la deformació, augmentant la capacitat específica dels elèctrodes, millorant la capacitat de velocitat i ampliant la vida del cicle de la bateria .
4. PAA Prelithiació (Lipaa)
L’aplicació de materials de silici-carboni (SI-C) imposa exigències més elevades a l’enllaç d’anode i als sistemes d’agents conductors . Els aglutinants rígids rígids PVDF són inadequats per a anodes SI . acrrylic PAA Binders contenen nombrosos grups de carboxil capaços de formar hidrogen enllaça La vida del cicle de Si anodes . Així, els enquadernadors PAA són altament eficaços per a SI Anodes .
Els estudis indiquen que el poliacrilat de liti (LIPAA) supera la pròpia PAA, tot i que les raons subjacents no eren clars . que s'ha realitzat una investigació extensa per dilucidar el mecanisme darrere del rendiment superior de LIPAA .}
Es van estudiar els elèctrodes compostos per un 15% de nano-si, 73% de grafit artificial, 2% de negre de carboni i un 10% de lligador (paa o lipaa) . després de l’assecat inicial, es va realitzar un pas d’assecat secundari a 100-200 grau per eliminar la humitat residual completament . proves de cèl·lules de muntanya revelades de ~ 790 mAh/g Anodes basats en Lipaa enfront de ~ 610 mAh/g per a anodes basats en PAA .
Corbes de rendiment del cicle de cèl·lules completes mitjançant càtodes NMC532
Figura A: Les cèl·lules amb aglutinant LIPAA no mostren cap correlació significativa entre el rendiment del cicle i la temperatura d’assecat secundari . El càtode NMC532 va lliurar una capacitat inicial de 127 mAh/g a C/3, disminuint a ~ 91 mAh/g després de 90 cicles .
Figura B: Les cèl·lules amb aglutinant PAA presenten una dependència clara de la temperatura d’assecat secundari (120 graus vermell, daurat de 140 graus, de 160 graus verd, 180 graus blau) . mentre que la cèl·lula PAA seca de 160 graus va mostrar la capacitat inicial més alta i la cèl·lula seca de 120 graus la més baixa, la cèl·lula seca de 160 graus es va degradar més ràpidament, arribant a ~ 62 mAh/g després de 90 cicles {{{}} Cèl·lula seca de 140 graus degradada més lenta, mantenint ~ 71 mAh/g .
Eficiència coulombica del primer cicle (CE): cèl·lules LIPAA aconseguides ~ 84% (només la cèl·lula LIPAA de 200 graus va ser lleugerament inferior a ~ 82%) . La seva eficiència coulombica va augmentar ràpidament fins a ~ 99 . 6% dins dels primers 5 cicles . PAA Cèl·lules PAA aconseguides ~ 80% de primer cycle cycle cycicle primer cycle cycle cycicle primer cycle cycicle primer cycle cycicle primer cycle cycle cycicle primer cycle cycicle primer cycle ceccle cycle primer cycle cycle primer cycle cycle cyccle primer cycle cyccle primer cycle-cycle cyccle primer cyccle cyccle primer. La cèl·lula va ser significativament inferior al ~ 75%), cosa que va requerir ~ 40 cicles per arribar al 99,6% CE, notablement més lent que les cèl·lules LIPAA.
Les proves de descàrrega de pols a un 50% de profunditat de descàrrega (DOD) van revelar una resistència interna significativament inferior a les cèl·lules LIPAA en comparació amb les cèl·lules PAA [Figura a continuació], sense cap enllaç aparent a la temperatura d’assecat secundari per a LipaA ., en canvi, la resistència de les cèl·lules PAA va augmentar notablement amb les temperatures d’assecat secundàries superiors .}
L’anàlisi termogravimètrica (TGA) de Kevin A . Hays [Figura referida a continuació] En els anodes LipaA i PAA van identificar dos passos principals de deshidratació: 1) Eliminació d’aigua lliure (~ 40 graus), 2) Eliminació de l’aigua adsorbida (Lipaa ~ 75 graus, paa ~ 125 graus) . es va produir una pèrdua de pes addicional per a PAA per a PAA per a PAA PAA Entre 140-208 grau i lipaA entre 85-190 grau, atribuïda a la polimerització d'alguns grups carboxil que alliberen aigua [reacció referida a continuació] . aquesta reacció és menys pronunciada en lipaa, on li substitueix h en ~ 80% dels grups carboxil .
La polimerització d’alta temperatura de grups carboxil PAA pot debilitar la interacció entre PAA i Si, explicant potencialment el mal rendiment del cicle d’ànodes PAA secs d’alta temperatura ., tot i així, les proves de força de pell van demostrar que mentre que l’adhesió de PAA va disminuir amb les temperatures més altes d’assecat Ciclisme .
Ⅳ . Conclusió
Aquest estudi identifica una estabilitat electroquímica deficient com un factor clau que limita el rendiment del cicle de PAA . a baixos potencials, PAA experimenta una conversió parcial aLipaa, generant gas d'hidrogen:
PAA + ... ->Lipaa + H₂
Aquesta reacció explica el primer cicle CE de les cèl·lules PAA (~ 80%) en comparació amb les cèl·lules LipaA (~ 84%) i el temps significativament més llarg (~ 40 cicles vs .<5 cycles) required for PAA cells to achieve high Coulombic efficiency (99.6%).
Tob New Energy- El vostre soci professional aMaterials de la bateria, Solucions de la línia de producció i de producció .
