СВЯЗЫВАНИЕ АНОДОВ ПАА
ПАА является универсальным связующим для анодов на основе кремния, при этом его эффективность сильно зависит от pH и содержания Li+. Оптимизированные составы (например, LiOH-ПАА при pH 4,5 или ПАА с прививкой допамина) значительно улучшают срок службы циклов и удержание емкости. Однако остаются проблемы с толстыми электродами и совместимостью с электролитом.
ПАА как связующее для кремниевых анодов
Кремниевые аноды испытывают значительное расширение объема (~400%) во время литирования/делитирования, что приводит к деградации электрода. Связующие на основе ПАА помогают смягчить эту проблему за счет:
Повышения адгезии: ПАА образует сильные водородные связи с частицами Si и токосъемником, улучшая механическую целостность.
Самозаживляющих свойств: Модифицированный ПАА с бороновым эфиром и допамином (xPAA-B-DA) демонстрирует обратимые связи, позволяющие восстанавливаться структуре после циклирования.
Электрохимической производительности: Аноды Si с xPAA-B-DA сохраняют 53,7% емкости после 350 циклов при 0,5C и 63% после 200 циклов при 1C.
МЕТОД ПРИГОТОВЛЕНИЯ
Метод приготовления: Методы приготовления полимеров акриловой кислоты в основном включают свободнорадикальную полимеризацию и ионную полимеризацию. В методе свободнорадикальной полимеризации акриловая кислота и мономеры акрилата образуют смолу посредством свободнорадикальной полимеризации; в методе ионной полимеризации акриловая кислота реагирует с инициатором, таким как бутиллитий, образуя литий акрилат, который затем реагирует с добавлением активного мономера, формируя полимеры акриловой кислоты.
Ключевые модификации и улучшения
Для оптимизации свойств ПАА исследователи разработали несколько стратегий:
Литирование (PAALi): Добавление LiOH улучшает ионную проводимость и стабилизирует твердоэлектролитный интерфейс (SEI)
Сшивка: ПАА с прививкой допамина (xPAA-B-DA) образует динамические бороновые эфирные связи, обеспечивая самовосстановление и удержание емкости (53,7% после 350 циклов).
Гибридные сети: Комбинирование ПАА с полиамфолитными гидрогелями (ионные/металлические лигандные связи) повышает механическую прочность и ионную проводимость для приложений, чувствительных к деформации.
ПРОЦЕСС
Ключ к процессу производства ПАА заключается в точном контроле реакции полимеризации и последующей обработки. Подготовка сырья влияет на чистоту конечного продукта;
реакция полимеризации,
температура и дозировка инициатора определяют молекулярный вес и вязкость;
очистка и концентрирование обеспечивают чистоту продукта;
формулировка и регулировка контролируют характеристики для соответствия требованиям применения.
Сушка и последующая обработка влияют на методы транспортировки и хранения;
контроль качества обеспечивает соответствие продуктов стандартам. Точный контроль каждого этапа влияет на прочность сцепления ПАА, химическую стабильность и адаптивность.
СХЕМА ПРОЦЕССА
ОСОБЕННОСТИ
Материалы на основе кремния (Si) были определены как потенциальная альтернатива аноду благодаря их высокой теоретической емкости по сравнению с традиционным графитовым углеродом.
