壳聚糖在锂离子电池阳极的使用

在《华尔街日报》最近发表的一篇文章ACS应用能源材料欧洲杯足球竞彩的发展,研究人员讨论了高性能硅阳极与chitosan-grafted-gallic酸锂离子电池(李)作为表面多功能粘结剂。

研究:Chitosan-grafted-Gallic酸作为高性能硅表面多功能粘结剂在锂离子电池阳极。图片来源:grebeshkovmaxim / Shutterstock.com

背景

由于其优越的能量密度和循环稳定当前存储系统相比,锂离子电池(LIBs)被广泛用作能源存储设备的广泛应用。但是,为了让这些库用于大规模的能源设备,他们必须提高他们的整体性能。

硅(Si)及其复合材料被认为是关键的高能量密度下一代中阳极材料由于其理论比容量和天然丰度高。欧洲杯足球竞彩然而,大量重复lithiation / de-lithiation过程中发生变化,导致电接触的丧失和固态电解质界面的形成(SEI),这限制了Si的实用性。逻辑设计的聚合物粘结剂是一种有效的方法来保护电极的结构对实质性的Si体积变化,因此提高锂离子电池循环性能。

此外,由于structural-functional多样性,提高和丰富,biomass-derived材料正在不断发展作为粘结剂材料用于硅阳极制造的高性能填词。欧洲杯足球竞彩壳聚糖(CS)是一种半结晶,生成的线性多糖甲壳素semi-deacetylation(聚(n -乙酰D-glucosamine),自然的第二个最常见的聚合物。然而,没有调查的应用和可用性植物的gallol-containing聚合物等填词Si阳极粘结剂进行了更新。

关于这项研究

在目前的研究中,作者提出了水性粘合剂的开发利用没食子酸(3、4、5-trihydroxybenzoic酸,GA), plant-inspired粘性酚醛基聚合物CS提供嫁接到海洋的一个简单的激进反应。

通过嫁接遗传算法,植物性材料,在分子的CS,海洋材料,新的硅阳极粘结剂制备,可以溶解在non-acidic和水溶液。通过一个H₂O₂基于/ AA氧化还原系统的自由基接枝过程中,活性氢原子的-哦,nh₂遗传算法被有效地嫁接到CS组。

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GA (3、4、5-trihydroxybenzoic酸)是用来增加CS的溶解度。CS-grafted-GA (CS-g-GA)被用来创建一个水性高分子粘合剂,GA的嫁接到CS的侧链。这种功能化方法使用简单的反应条件和没有危险化学品,与传统方法相比,使用EDC-mediated酰胺耦合试剂或活性酯反应,降低制造成本,提高可持续性。的影响嫁接遗传算法内容的物理和电气性能如果电极进行了研究。

观察

CS-g-GA chitosan-grafted-gallic酸,改善CS的水溶性,也改善了Si的绑定属性。(电子邮件保护)有一个高可逆比容量1868 mAh g¹和能力保留67%的电流密度率0.5 C 350周期。

cs - ga - 100电极表现出增强的循环性能。此外,电极保持一个高效的产能2175 mAh g¹在更高的电流密度的5 c . Si /(电子邮件保护)电极表现出良好的循环性能的电流密度0.5摄氏度,有能力保留67.2%的价值从第二个测试的200周期。的可逆容量Si /(电子邮件保护)电极是965 mAh g¹200后循环。

cs - ga - 100电极粘结剂的可逆容量估计为2331 mAh g¹在0.2摄氏度100次后,和其相应的电池的库伦效率(CE)为99%。这种电极的容量1512 mAh g¹200年后周期电流密度时增加到1 C和更高的质量负载条件。CS-g-GA绑定工作与Si / Gr复合阳极。即使200次后,这些绑定的大容量965 mAh g¹的电流密度0.5摄氏度。

结论

在结论,本研究讨论了使用simple-to-handle新型粘结剂材料的发展,环保,可持续,低成本的生物活性的化学物质。欧洲杯足球竞彩准备CS-g-GA绑定被发现非常适合硅阳极为下一代锂离子电池的发展。如果阳极由装配式CS-g-GA绑定已经杰出的能力,附着力,速度,和循环性能,能够适应Si有效体积膨胀。

作者观察到,因为胶粘剂能力强的遗传算法,生成的CS-g-GA高度溶于水和更有效地适应在lithiation硅电极的快速体积变化和de-lithiation流程。

他们还认为,该粘结剂有很多承诺将来用于商业电极。

源

拉杰夫,K . K。张成泽,W。金,S。,等。Chitosan-grafted-Gallic酸作为高性能硅表面多功能粘结剂在锂离子电池阳极。ACS应用能源材料(2022)。欧洲杯足球竞彩https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsaem.1c03791

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