AEM: 用于高能锂离子电池阴极的可回收无氟水性粘合剂

随着锂离子电池需求的快速增长以及与气候变化的斗争，我们需要能够提高性能、实现环保处理并可高效回收利用的新型材料。在锂离子电池中，用于正极生产的粘合剂聚合物是一个不可或缺的组成部分，但却经常被忽视。目前使用的聚偏二氟乙烯在加工过程中会使用有毒的有机溶剂，而且在粘附性、导电性和可回收性方面存在许多其他缺点。因此，改用可溶于水且无氟的新型多功能专用材料进行水处理，将是电池行业的一大进步。本文介绍了四种基于11-氨基癸酸的水溶性类表面活性剂聚合物，可以以高纯度和克数量级获得。通过自由基聚合，可以用多种共聚单体对聚合物进行改性。所展示的材料可显著增强粘附性，在高达350 ℃的温度下具有热稳定性，并与最先进的高能LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2（NMC 622）阴极材料兼容。此外，这种材料还具有随pH值变化的可逆水溶性，这也为新的循环利用途径提供了可能。

图文简介

合成相关定制粘合剂聚合物及其相应结构的反应方案

a) AAmUDA（黑色）和 P1（红色）的 ATR-FTIR 光谱显示聚合物中的羧酸信号（ν，1691 cm-1）消失，而羧酸盐信号≈1550 (νs) 和 1440 cm-1 (νas)出现，表明聚合物中的羧酸盐已完全中和。;变化以浅灰色突出显示。b) 聚合物 P1（红色）、P2（洋红色）、P3（青色）、P4（蓝色）和参考材料 PVDF（灰色虚线）的TGA热图。聚合物P2-P4在高达250 ° C的温度下是热稳定的。P1甚至表现出与PVDF相当的热稳定性。c) (上)手工弯曲的高柔性共聚物P2的干燥溶剂铸造片材照片;(下)P1的溶剂铸造板被螺丝刀尖的冲击而破碎的照片。与mPEGA的共聚调整了粘合剂聚合物的柔韧性，这对于在电池充放电过程中承受体积变化非常重要。

a) P1(红色)、P2(品红)、P3(青色)、P4(蓝色)和PVDF(黑色)的90°剥离粘附试验。每条表示一次测量的平均附着力。晶须给出了单次测量的标准差。b)剥离试验后的电极照片P1-P4显示粘接断裂，PVDF显示粘接失效;c)原始聚合物滴铸在玻碳电极上的OLSV测量，并以Ag/AgCl准参比电极和Pt作为对电极进行测量电解质(黑色)、P1(红色)、P2(品红)、P3(青色)、P4(蓝色)。

a) 通过二次电子检测器记录的原始NMC622/P1电极的SEM图像，显示了形貌(左上和右上，右下)，通过后向背射检测器显示了与粘合剂P1制备的电极的元素对比度(左下);b)  P1和P2作为粘结剂组装成纽扣电池结构的半电池(NMC622)的特定锂化容量（CCCV 模式）和库仑效率（CE）。每个粘合剂测试的四个电池的平均结果用晶须表示标准偏差。以0.1 C的速率进行100次循环。

介绍新型LIB粘合剂材料的可回收性

论文信息

通讯作者：Klaus Bretterbauer