论文部分内容阅读
粘结剂是制备电极必须使用的重要材料之一，它的选择和使用显著影响电极的宏观电化学性能，粘结剂的优化是制造高性能锂离子电池电极片必须考虑的重要因素。本文探讨了粘结剂在电极电化学过程中的作用机制，阐述了不同锂离子电池电极粘结剂的特征和优缺点，分析了锂离子电池电极粘结剂的未来发展方向。粘结剂是锂离子电池电极片中的非活性成分，也是制备锂离子电池电极片必须使用的重要材料之一，其主要作用是连接电极活性物质、导电剂和电极集流体，使电极活性物质、导电剂和集流体间具有整体的连接性。因此，对电极材料粘结剂的优化引起研究者持续的关注。在过去的二十年来，聚偏氟乙烯(PVDF)一直是锂离子电池中最常用的粘结剂，然而，PVDF粘结剂的问题和不足日益显著：(1)PVDF吸水后分子量下降，粘性变差，因此对环境的湿度要求比较高；(2)杨氏模量相对较高，极片易碎，而且极片的柔韧性不够好；(3)作为一种含氟高分子，PVDF在电化学反应中不够稳定，与金属锂、LixC6在较高温度下形成更稳定的Li-F和>C=CF-，对电池的安全性不利；(4)离子电解质的存在加速了有害副反应的速率。另外，PVDF基础上的极片要用NMP为溶剂，价格较贵且有毒。因此，为了解决这些问题，我们努力寻找一些新型坏境友好的粘结剂来改善稳定性、提高柔韧性。在一些可能替代PVDF的材料中，水溶性粘结剂具有较低的杨氏模量，较高的柔韧性以及提高了循环性能。在这篇文章中，我们报道了壳聚糖和一种水溶性高分子作为粘结剂，与PVDF对比，它们价格低，制备简单。我们比较了这俩种粘结剂与PVDF的电化学性能，如倍率性能和长期循环性能等，利用电化学阻抗(EIS)和扫描电镜(SEM)研究了不同粘结剂对石墨电极形成固体电解质膜(SEI)的影响。利用电化学阻抗结果解释了壳聚糖、水溶性高分子与PVDF粘结剂基础上的石墨电极对比时电池的电化学性能不同的原因。