I . značilnosti in prednosti veziva poliakrilata (PAA)
Minimalno otekanje v elektrolitnih topilih: ima nizko otekanje, ohranja strukturno celovitost elektrod med cikli polnjenja/praznjenja .
Visok delež karboksilnih skupin: visoka gostota polarnih karboksilnih skupin tvori močne vodikove vezi z aktivnimi materiali, ki vsebujejo hidroksil, kar povečuje disperzijsko stabilnost .
Nenehno oblikovanje filmov: ustvari enakomerni film na materialnih površinah, izboljšuje stik med aktivnimi materiali in trenutnimi zbiralci .
Odlična mehanska stabilnost: olajša enostavno obdelavo med proizvodnjo elektrod .
Izboljšana tvorba SEI in kolesarsko zmogljivost: visoka koncentracija polarnih funkcionalnih skupin spodbuja vezanje vodika s površinami silicijevega materiala in aids pri oblikovanju stabilne trdne elektrolitne interfazne (SEI), kar ima za posledico življenjsko dobo nadrejenega cikla .
II . razvojni izzivi
Conventional PAA (Polyacrylic Acid) binder systems for electrodes typically utilize cross-linked PAA polymers as the anode binder. As a high-molecular-weight polymer, PAA offers excellent adhesion, dispersion stability, and corrosion inhibition. It stabilizes the network structure within the anode slurry, ensures uniform dispersion of active materiali in razširja življenjsko dobo elektrode .
Vendar polarne funkcionalne skupine olajšajo vezanje vodika znotraj dolgih molekulskih verig PAA . To omejuje prosti vrtenje verig, kar povečuje njihovo togost . posledično, elektrode, ki temeljijo procesi navijanja celic in na koncu omejujejo izboljšave elektrokemičnih zmogljivosti akumulatorja .
Iii . Raziskovalne prakse v praktičnih aplikacijah baterijske stopnje PAA
1. natrijeva akumulator trde ogljikove anode
Proizvajalci trdih ogljikovih anod za natrijeve-ionske baterije (SIBS) nalagajo stroge zahteve za vezive PAA . Visokokakovostno, zelo fleksibilen PAA vezivo je ključnega pomena za zaščito strukturne celovitosti trdih ogljikovih anod .
Na trenutnem trgu SIB trde ogljikove anode uporaba podstandardnih vezivov PAA znatno poveča tveganje za povišano notranje upor, kar negativno vpliva na učinkovitost in zanesljivost baterije . Nasprotno pa premium, zelo prilagodljiv BINDER PAA učinkovito blaži te težave .
Ključni dejavniki so tudi elektrokemijska zmogljivost, prevodnost, prilagodljivost okolja in korozijska odpornost fleksibilnega PAA veziva, ki neposredno vplivajo
Poleg inherentnih značilnosti se praktična uporaba močno osredotoča na parametre učinkovitosti, kot so značilnosti veziva, trdna vsebnost, trdnost adhezije in raven pH . Ti parametri neposredno korelirajo z operativno učinkovitostjo anode trdega ogljika .
2. anode na osnovi silicija
Anode litij-ionske baterije na osnovi silicijevega silicijevega na podlagi silicijeve anode ponujajo velikosti, ki je večji od običajnega grafita ., vendar je oblikovanje stabilnih silicijevih anod izziv zaradi pomembnih sprememb volumna med elektrokemijskim zlitinam/obdelavo silicija z litijem {{3} vezi in vezivo Stabilnost . Večina raziskav uporablja karboksimetil celulozo (CMC) in poliviniliden fluorid (PVDF) vezi .
Pomembno telo eksperimentalnih raziskav kaže, da ima čista PAA mehanske lastnosti, primerljive s CMC
Raziskave nadalje prikazujejo pozitiven vpliv ogljikove prevleke na stabilnost anode . anode nanopowderja, prevlečenih z ogljikom (testirano med 0 . 01 in 1 V vs .}}/li+), ki vključujejo prve 100 WT, ki so na nizki stopnji, ki so na nizki ravni, ki so nizki, ki so nizki kot 15 WT% Nove poti za raziskovanje novih vezij, kot je serija Polyvinil Alkohol (PVA).
CrossLinking PAA z drugimi materiali predstavlja novo razvojno smer, vključno z AA-CMC navzkrižnimi vezani vezi, PAA-PVA navzkrižno vezane vezive, paa-pani (polianilin) navzkrižno vezanimi vezi
3. PVA-G-PAA (PVA-Grafted-PAA)
Nova vodno topno vezivo, PVA-G-PAA, se sintetizira s cepljenjem PAA na stranske verige zelo prilagodljivih PVA (polivinil alkohol) . Ta sprememba funkcionalne skupine poveča fleksibilnost sistema PAA Binder, medtem ko izkorišča odlične lastnosti PVA.
Ta prosti radikalna polimerizacija cepljenja uvaja elastičnost, ki kompenzira strukturne omejitve čistih veziva PAA .
Med izdelavo elektrodnega lista se ztikanje valjanja nenehno izvaja z različnimi pritiski valja v določenih segmentih dolžine lista .
4. PAA Prelitiation (LIPAA)
The application of silicon-carbon (Si-C) materials imposes higher demands on anode binder and conductive agent systems. Traditional rigid PVDF binders are unsuitable for Si anodes. Acrylic PAA binders contain numerous carboxyl groups capable of forming hydrogen bonds with functional groups on Si surfaces, promoting SEI formation and significantly improving the cycle Življenje Si anode . Tako so vezive PAA zelo učinkovite za Si anode .
Študije kažejo, da litijev poliakrilat (LIPAA) prekaša sam PAA, čeprav so bili osnovni razlogi nejasni . Obsežne so bile obsežne raziskave, da bi razjasnili mehanizem za vrhunsko uspešnost LIPAA .
Elektrode, sestavljene iz 15% nano-Si, 73% umetnega grafita, 2% ogljikove črne in 10% veziva (bodisi PAA bodisi LiPAA), so bile po začetku sušenja izvedene sekundarni korak sušenja pri 100-200, ki so bili izvedeni za odstranjevanje preostale vlage v celoti100-200. Anode na osnovi LipaA v primerjavi s ~ 610 mah/g za anode na osnovi PAA .
Krivulje delovanja cikla polnih celic z uporabo katod NMC532
Slika A: Celice z vezivo LiPAA ne kažejo pomembne povezave med zmogljivostjo cikla in sekundarno temperaturo sušenja . Katoda NMC532 je pri c/3 prinesla začetno zmogljivost 127 mAh/g, kar se je zmanjšalo na ~ 91 mAh/g po 90 ciklih .
Slika B: Celice s PAA vezim kažejo jasno odvisnost od sekundarne temperature sušenja (120 stopinj rdeče, 140 stopinj zlata, 160 stopinj zelene, 180 stopinj modre) ., medtem ko je 160 stopinj posušena celica PAA pokazala najvišjo začetno zmogljivost in 120 stopinj posušena celica najnižja, najnižja, 160 stopinj sušena celica, ki je bila najnižja, kar je bilo najnižje, kar je bilo najnižje, kar je bilo najnižjo hitro, kar je bilo najnižjo hitro, kar je bilo najnižjo hitro, kar je bilo najnižjo hitro, kar je bilo najnižjo hitro, kar je bilo najnižjo hitro, dosegljivo ~ 62 mAh, ki so bile najnižje dosežene ~ 62 mAh/g. Stopnja posušene celice se je počasneje poslabšala in vzdrževala ~ 71 mah/g .
Kulombična učinkovitost prvega cikla (CE): LipaA celice so dosegle ~ 84% (le 200 stopinjska celica LipaA je bila nekoliko nižja pri ~ 82%) . Njihova kulombična učinkovitost se je hitro povečala na ~ 99 . 6% v prvih 5 cikel CE (samo celice 180 PAA CE-CECE {{14} PAA celice PA 180 PAA . PAA CECE . PAA CECE . PAA CECE . PAA CECE . PAA celice. PAA . PAA CECE {{14} PAA CECE {{14} PAA CECE {{14} PAA celice Paa . PAA. znatno nižje pri ~ 75%), kar zahteva, da ~ 40 ciklov doseže 99,6% CE - izrazito počasnejši od celic LiPAA.
Preskusi impulznega praznjenja pri 50% globini praznjenja (DOD) so pokazali bistveno nižjo notranjo odpornost v celicah LiPAA v primerjavi s celicami PAA [referenčna slika spodaj], brez očitne povezave do sekundarne temperature sušenja za lipaA . v nasprotju
Thermogravimetric Analysis (TGA) Kevin A . Hays [sklicevana slika spodaj] na anodah LiPAA in PAA sta identificirala dva glavna koraka dehidracije: 1) Prosti odstranjevanje vode (~ 40 stopinj), 2) Adsorbirana odstranjevanje vode (LIPAA ~ 75 stopinj, PAA ~ 125 stopinj, Paa ~ 125 stopinj) med 140-208 stopinjo in lipaA med 85-190 stopinjo, pripisano polimerizaciji nekaterih karboksilnih skupin, ki sproščajo vodo [referenčna reakcija spodaj] . Ta reakcija je manj izrazita v lipaa, kjer li nadomesti h v ~ 80% karboksilskih skupin .
High-temperature polymerization of PAA carboxyl groups may weaken the interaction between PAA and Si, potentially explaining the poor cycle performance of high-temperature dried PAA anodes. However, peel strength tests showed that while PAA adhesion decreased with higher drying temperatures, it remained higher than LiPAA overall, suggesting other factors contribute to LiPAA's superior kolesarjenje .
Ⅳ . Sklep
Ta študija opredeljuje slabo elektrokemično stabilnost kot ključni dejavnik, ki omejuje uspešnost cikla PAA . pri nizkih potencialih, PAA podvrže delni pretvorbi vLipaa, Ustvarjanje vodikovega plina:
PAA + ... ->Lipaa + h₂
Ta reakcija pojasnjuje spodnji prvi cikel CE celic PAA (~ 80%) v primerjavi s celicami LIPAA (~ 84%) in bistveno daljši čas (~ 40 ciklov vs .<5 cycles) required for PAA cells to achieve high Coulombic efficiency (99.6%).
Tob nova energija- Vaš poklicni partner vBaterijski materiali, Oprema in rešitve proizvodne linije .
