深大楊金龍《AEM》阻燃交聯聚合物穩定自熄式鋰電池石墨硅負極

石墨硅複合負極材料具有較高的比容量和優良的導電性，在高性能鋰離子電池(LIBs)中具有誘人的前景。然而，GSC的可循環性和安全性問題阻礙了其商業化。本文設計了一種以聚磷酸銨(APP)和聚丙烯酸(PAA)交聯的阻燃聚合物，以改善GSC陽極的電化學性能，提高其安全性。交聯聚合物不僅形成了三維網狀結構，加強了複合電極的力學性能，而且均勻覆蓋在電極表面，有效地減少了電極與電解質之間的副反應，從而提高了其倍率容量和循環穩定性。結果，與10% wt% APP交聯的GSC/PAA陽極(GSC/10APP-PAA)在0.5℃下提供了315mAh g−1的高容量，並在0.03%容量衰減周期−1的情況下穩定運行1000個循環。更重要的是，GSC/10APP-PAA陽極的峰值放熱速率和總放熱值分別從0.35和1.6顯著降低到0.1 J s−1和0.6 J g−1，從而縮短了自熄時間，證明交聯聚合物在LIBs熱失控過程中發揮了防火作用。

圖文簡介

交聯聚合物的合成與表徵。a) PAA和APP的反應機理，PAA/H2O溶液、APP/H2O溶液和APP-PAA/H2O溶膠的光學照片和分子鏈結構，b) 1H NMR, c) APP、PAA和APP-PAA的紅外光譜。星號(*)表示溶劑D2O的峰值。

APP-PAA粘結劑GSC陽極的結構設計與性能研究。a) i) PAA常規GSC陽極和ii)交聯APP-PAA粘合劑GSC陽極的製備示意圖;b) GSC的XRD譜圖和SEM圖像;c)使用PAA的GSC陽極和d)使用APP-PAA粘合劑的GSC陽極的SEM圖像，e) EDS圖像，f)硅粒子的放大視圖，g)使用PAA和APP-PAA粘合劑的GSC陽極的負載壓痕深度曲線。

APP-PAA粘結劑GSC陽極的電化學性能。

基於不同GSC陽極的阻燃行為和全電池性能。a,b)垂直點火試驗照片，c) (a,c,d) (a,c,d) GSC和(b - d) GSC/10APP電極的SET值和d)熱釋放率曲線[(c)為阻燃機理，(d)為總熱釋放(THR)值的比較]，e)自熄全電池示意圖，全袋電池阻燃試驗結果:f)傳統LFP||GSC電池和g)自熄LFP||GSC/10APP電池，h,i) LFP||GSC/10APP全電池的循環能力和倍率。

論文信息

論文題目：Flame-Retardant Crosslinked Polymer Stabilizes Graphite–Silicon Composite Anode for Self-Extinguishing Lithium-Ion Batteries

通訊作者：楊金龍

通訊單位：深圳大學

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