深大杨金龙《AEM》阻燃交联聚合物稳定自熄式锂电池石墨硅负极

2022年10月14日02:29:07 热门 1818

石墨硅复合负极材料具有较高的比容量和优良的导电性，在高性能锂离子电池(LIBs)中具有诱人的前景。然而，GSC的可循环性和安全性问题阻碍了其商业化。本文设计了一种以聚磷酸铵(APP)和聚丙烯酸(PAA)交联的阻燃聚合物，以改善GSC阳极的电化学性能，提高其安全性。交联聚合物不仅形成了三维网状结构，加强了复合电极的力学性能，而且均匀覆盖在电极表面，有效地减少了电极与电解质之间的副反应，从而提高了其倍率容量和循环稳定性。结果，与10% wt% APP交联的GSC/PAA阳极(GSC/10APP-PAA)在0.5℃下提供了315mAh g−1的高容量，并在0.03%容量衰减周期−1的情况下稳定运行1000个循环。更重要的是，GSC/10APP-PAA阳极的峰值放热速率和总放热值分别从0.35和1.6显著降低到0.1 J s−1和0.6 J g−1，从而缩短了自熄时间，证明交联聚合物在LIBs热失控过程中发挥了防火作用。

图文简介

交联聚合物的合成与表征。a) PAA和APP的反应机理，PAA/H2O溶液、APP/H2O溶液和APP-PAA/H2O溶胶的光学照片和分子链结构，b) 1H NMR, c) APP、PAA和APP-PAA的红外光谱。星号(*)表示溶剂D2O的峰值。

APP-PAA粘结剂GSC阳极的结构设计与性能研究。a) i) PAA常规GSC阳极和ii)交联APP-PAA粘合剂GSC阳极的制备示意图;b) GSC的XRD谱图和SEM图像;c)使用PAA的GSC阳极和d)使用APP-PAA粘合剂的GSC阳极的SEM图像，e) EDS图像，f)硅粒子的放大视图，g)使用PAA和APP-PAA粘合剂的GSC阳极的负载压痕深度曲线。

APP-PAA粘结剂GSC阳极的电化学性能。

基于不同GSC阳极的阻燃行为和全电池性能。a,b)垂直点火试验照片，c) (a,c,d) (a,c,d) GSC和(b - d) GSC/10APP电极的SET值和d)热释放率曲线[(c)为阻燃机理，(d)为总热释放(THR)值的比较]，e)自熄全电池示意图，全袋电池阻燃试验结果:f)传统LFP||GSC电池和g)自熄LFP||GSC/10APP电池，h,i) LFP||GSC/10APP全电池的循环能力和倍率。