应化所明军:揭示粘结剂官能团在石墨负极脱溶剂化过程中的新作用
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发布时间：2024-09-24 07:02
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时间：2024-09-25 19:42
在锂离子电池的世界中，粘结剂如同电池心脏的粘合剂，其微妙作用不容忽视。它不仅肩负着电极材料与集流体间的紧密连接，还影响着电池的稳定性。中国科学院长春应化所的科研团队，以明军为首，对这一领域进行了深入探究，揭示了粘结剂官能团在石墨负极脱溶剂化过程中的崭新影响，这一发现发表在了《先进功能材料》(Advanced Functional Materials 2023, DOI: 10.1002/adfm.202305974)上。
图1：粘结剂设计与功能的微观示意图</
他们通过实验，利用不同官能团的粘结剂，如PVDF和CMC，作为观察手指，探索了它们在1.0 m LiPF6-PC电解液中的独特作用。实验结果显示，PVDF粘结剂在与PC电解液的兼容性上显得尤为敏感，需要添加6 wt%的DTD辅助，而CMC则更为高效，仅需1 wt%的DTD就实现了兼容，并展现出优越的倍率性能。这不仅是粘结剂商业应用史上的突破，也是首次从锂离子脱溶行为的角度揭示官能团（*─F、*─OH或*─COO─）对电极性能的直接影响。
图2：不同粘结剂下石墨电极的性能图谱</
更深入的是，他们构建了一个全新的锂离子脱溶界面模型，揭示了这些官能团如何在分子层面影响锂离子脱溶过程，从而塑造电极性能。这个模型为解析溶解结构的微观细节和锂离子脱溶行为提供了全新的视角，填补了当前技术空白。这不仅深化了我们对粘结剂化学特性的理解，也为我们理解电极性能的微观调控提供了新的研究途径。
图3：界面脱溶剂化动态模型的直观解释</
