电池负极粘合剂羧纤维素CMC

电池硅(Si)基负极材料的理论比容量(4200mAh/g)高、嵌脱平台较适宜,是一种理想的高容量负极材料。但是在充放电过程中，Si的体积变化达到300%以上，剧烈的体积变化所出现的内应力，容易导致电极粉化、剥落，影响循环稳定性。所以研发使用相应的粘结剂是影响电极结构稳定性的重要因素之一。


电池粘结剂根据分散介质的性质，可分为**溶剂的油性粘结剂和以水为分散剂的水性粘结剂。




水性粘结剂


相比于油性粘结剂，水性粘结剂环保、廉价且使用更安全，逐渐得到推广。目前研究较多的硅基负极材料粘结剂是羧纤维素(CMC)和聚酸(PAA)等水性粘结剂。


(1)丁橡胶(SBR)/羧纤维弃(CMC)粘结剂


SBR/CMC具有良好的粘弹性和分散性，已广泛用于石墨类负极的规模化生产中。研究发现，(SBR/CMC)/Si电极可在1000mAh/g恒容量充放电循环(0~1.2V)60次，电化学性能优于PVDF/Si电极，但60次循环并不能充分说明循环稳定性。


(2)CMC粘结剂


相比粘弹性较好的SBR/CMC和聚酸(PEAA)/CMC,有人认为:缺乏弹性的CMC粘结剂更适用于硅基负极材料，因为CMC/Si电极以150mA/g在0.17~0.90V循环70次，比容量为1100mAh/g,优于(SBR/CMC)/Si和PVDF/Si电极。同时CMC/Si电极的电化学性能优于(PEAA/CMC)/Si电极,原因是PEAA易使炭黑团聚，影响电极的循环稳定性。


CMC的羧可通过化学键(共价键或a键[12-13])与Si相连，连接力较强,可保持Si颗粒之间的连接;且CMC可在Si表面形成类似固体电解质相界面膜(SEI)的包覆,抑制电解液的分解。


虽然CMC作为粘结剂时电极表现出良好的电化学性能,但电极配比、pH值和CMC取代度(DS)等,都会不同程度地影响CMC/Si电极的电化学性能CMC粘结剂具备良好的应用前景，

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