I . Karatteristiċi u Vantaġġi ta 'PolyAcrylate (PAA) Binders
Nefħa minima fis-solventi tal-elettroliti: turi nefħa baxxa, iżżomm l-integrità strutturali tal-folji tal-elettrodi waqt iċ-ċikli tal-ħlas / kwittanza .
Proporzjon għoli ta 'gruppi ta' karbossil: Id-densità għolja ta 'gruppi ta' karbossil polari tifforma bonds ta 'idroġenu b'saħħithom ma' materjali attivi li fihom idrossiliku, li jtejbu l-istabbiltà tat-tixrid .
Formazzjoni kontinwa tal-films: Toħloq film uniformi fuq uċuħ materjali, titjib tal-kuntatt bejn materjali attivi u kollezzjonisti kurrenti .
Stabbiltà mekkanika eċċellenti: tiffaċilita l-faċilità tal-ipproċessar waqt il-manifattura tal-elettrodi .
Formazzjoni msaħħa tas-SEI u prestazzjoni taċ-ċikliżmu: Il-konċentrazzjoni għolja ta 'gruppi funzjonali polari tippromwovi t-twaħħil ta' l-idroġenu ma 'uċuħ u AIDS ta' materjal tas-silikon fil-formazzjoni ta 'saff ta' interfażi ta 'elettroliti solidi stabbli (SEI), li jirriżulta f'life ta' ċiklu superjuri .
II . Sfidi ta 'żvilupp
Sistemi konvenzjonali ta 'PAA (aċidu poliakriliku) għal elettrodi tipikament jużaw polimeri PAA marbuta ma Materjali, u testendi l-folja tal-elettrodu lifespan .
Madankollu, il-gruppi funzjonali polari jiffaċilitaw it-twaħħil ta 'l-idroġenu fil-katini molekulari twal ta' PAA . Dan jirrestrinġi r-rotazzjoni ħielsa tal-ktajjen, u jżid ir-riġidità tagħhom . konsegwentement, folji elettrodi bbażati fuq PAA ġeneralment juru ebusija ħażina. Dan jikkomprometti l-kapaċità tagħhom għall-istress stand indott mill-istress tal-volum indott mill-istress tal-volum indott mill-istress tal-volum indott mill-istress tal-volum indott mill-istress tal-volum indott mill-istress tal-volum indott mill-istress tal-volum indott mill-istress tal-volum indott mill-istress tal-volum indott mill-istress tal-volum indott mill-istress tal-volum tfixkel il-proċessi ta 'l-istralċ taċ-ċelloli, u fl-aħħar jillimita t-titjib fil-prestazzjoni elettrokimika tal-batterija .
Iii . prattiki ta 'riċerka f'applikazzjonijiet prattiċi ta' PAA ta 'grad batterija
1. sodju-ion batterija anodi tal-karbonju iebes
Manifatturi ta 'anodi ta' karbonju iebes għal batteriji ta 'l-jone tas-sodju (SIBs) jimponu rekwiżiti stretti fuq legaturi PAA . Il-legatur PAA ta' kwalità għolja, flessibbli ħafna huwa kruċjali għall-ħarsien tal-integrità strutturali ta 'anodi tal-karbonju iebes .
Fis-suq attwali tal-anodi tal-karbonju iebes tas-SIB, l-użu ta 'legaturi ta' PAA mhux standard iżid b'mod sinifikanti r-riskju ta 'reżistenza interna elevata, li tħalli impatt negattiv fuq l-effiċjenza tal-batterija u l-affidabbiltà . Bost
Il-prestazzjoni elettrokimika, il-konduttività, l-adattabilità ambjentali, u r-reżistenza għall-korrużjoni tal-Binder PAA flessibbli huma wkoll fatturi kritiċi, li jinfluwenzaw direttament il-kwalità tal-prodott finali tal-anodu tal-karbonju iebes .
Lil hinn mill-karatteristiċi inerenti, l-applikazzjoni prattika tiffoka ħafna fuq parametri ta 'prestazzjoni bħal karatteristiċi ta' legatur, kontenut solidu, saħħa ta 'adeżjoni, u livell ta' pH . Dawn il-parametri jikkorrelataw direttament mal-effiċjenza operattiva ta 'l-anodu tal-karbonju iebes .
2. anodi bbażati fuq is-silikon
L-anodi tal-batterija tal-jone tal-litju bbażati fuq is-silikon joffru kapaċità speċifika ta 'ordni ta' kobor ogħla minn grafita konvenzjonali . madankollu, li tifforma anodi tas-silikon stabbli hija ta 'sfida minħabba bidliet sinifikanti fil-volum matul il-liga elettrokimika / dealloying ta' silikon ma 'l-għażla tal-lithju {3} Ir-riċerka tuża Carboxymethyl Cellulose (CMC) u Polyvinylidene Fluroride (PVDF) Binders .
Korp sinifikanti ta 'riċerka sperimentali jindika li PAA pura għandha proprjetajiet mekkaniċi komparabbli ma' CMC iżda fiha konċentrazzjoni ogħla ta 'gruppi funzjonali carboxyl . Dan jippermetti lill-PAA biex taġixxi bħala legatur għall-anodi SI, li twassal prestazzjoni superjuri .
Ir-riċerka tkompli turi l-impatt pożittiv tal-kisi tal-karbonju fuq l-istabbiltà tal-anodi . anodi tas-Si nanopowder miksija bil-karbonju (ittestjati bejn 0 .}}}} 01 u 1 V vs {.}} li / li +), inkorporaw PAA fil-livelli baxxi daqs 15 wt%, juru stabbiltà eċċezzjonali fuq l-ewwel 100 ċikli Iftaħ toroq ġodda għall-esplorazzjoni ta 'legaturi ġodda bħas-serje tal-Alkoħol Polyvinyl (PVA).
PAA crosslinking ma 'materjali oħra jirrappreżenta direzzjoni ta' żvilupp ġdida, inklużi legaturi cross-linked AA-CMC, legaturi cross-linked PAA-PVA, PAA-PANI (polyaniline) legaturi marbuta ma 'xulxin, u legaturi EDTA-PAA .
3. PVA-G-PAA (PVA-PAA)
Binder ġdid li jinħall fl-ilma, PVA-G-PAA, huwa sintetizzat billi tiltaqa 'ma' PAA fuq il-ktajjen tal-ġenb ta 'PVA flessibbli ħafna (alkoħol polyvinyl) . Din il-modifikazzjoni tal-grupp funzjonali ttejjeb il-flessibilità tas-sistema ta' legatur PAA filwaqt li tinqala 'l-proprjetajiet ta' adeżjoni eċċellenti ta 'PVA .}}}}}}}}}}}}}
Din il-polimerizzazzjoni tat-tilqim radikali ħielsa tintroduċi l-elastiċità, li tikkumpensa għall-limitazzjonijiet strutturali ta 'legaturi PAA puri .
Matul il-fabbrikazzjoni tal-folja tal-elettrodu, il-kompattazzjoni tat-tidwir titwettaq kontinwament bl-użu ta 'pressjonijiet li jvarjaw fir-rombli fuq segmenti ta' tul definiti tal-folja . Dan il-proċess isaħħaħ l-ebusija tal-folja, jimminimizza d-deformazzjoni, iżid il-kapaċità speċifika tal-elettrodu, it-titjib tal-kapaċità tar-rata, u l-estensjoni tal-ħajja taċ-ċiklu tal-batterija .}
4. PRELITHIAZZJONI PAA (LIPAA)
L-applikazzjoni ta 'materjali tas-silikon-karbonju (SI-C) timponi talbiet ogħla fuq l-anodi li jgħaqqdu u sistemi ta' aġenti konduttivi . Binders tradizzjonali riġidi PVDF mhumiex xierqa għall-anodi Si {.} legaturi tal-PAA akriliċi fihom bosta gruppi carboxyl li kapaċi jiffurmaw bonds tal-idroġenu bi gruppi funzjonali fuq gruppi funzjonali fuq gruppi funzjonali fuq is-surfaces tas-sei, li jippromwovu l-formazzjoni tas-sei, li jippromwovu l-formazzjoni se u Titjib b'mod sinifikanti l-ħajja taċ-ċiklu ta 'l-anodi Si . Għalhekk, il-legaturi PAA huma effettivi ħafna għall-anodi Si .
Studji jindikaw li l-polyacrylate tal-litju (LIPAA) jaqbeż il-PAA nnifsu, għalkemm ir-raġunijiet sottostanti ma kinux ċari . ġiet imwettqa riċerka estensiva biex titneħħa l-mekkaniżmu wara l-prestazzjoni superjuri ta 'LiPAA .
Elettrodi magħmula minn 15% nano-si, 73% grafita artifiċjali, 2% karbonju iswed, u 10% legatur (jew paa jew lipaa) ġew studjati . wara t-tnixxif inizjali, pass sekondarju ta 'tnixxif fi 100-200 grad ġie mwettaq biex jitneħħa l-umdità residwa kompletament . coin cells żvelat Anodi bbażati fuq lipaa kontra ~ 610 mAh / g għal anodi bbażati fuq il-PAA .
Kurvi tal-prestazzjoni taċ-ċiklu taċ-ċelloli sħaħ bl-użu ta 'katodi NMC532
Figura A: Iċ-ċelloli bil-legatur tal-LiPAA ma juru l-ebda korrelazzjoni sinifikanti bejn il-prestazzjoni taċ-ċiklu u t-temperatura sekondarja tat-tnixxif . Il-katodu NMC532 ikkonsenja kapaċità inizjali ta '127 mAh / g f'C / 3, li jonqos għal ~ 91 mAh / g wara 90 ċiklu .}
Figura B: Iċ-ċelloli bil-legatur tal-PAA juru dipendenza ċara fuq it-temperatura tat-tnixxif sekondarja (120 grad aħmar, 140 grad deheb, 160 grad aħdar, 180 grad blu) . filwaqt li ċ-ċellula PAA mnixxfa 160 grad wriet l-ogħla kapaċità inizjali u ċ-ċellula mnixxfa ta '120 grad l-iktar baxx, iċ-ċellula mnixxfa ta' 160 grad, li tilħaq ~ 62 mah / g wara 90 ċikli Ċellula mnixxfa ta '140 grad degradata aktar bil-mod, li żżomm ~ 71 mah / g .
Effiċjenza coulombic tal-ewwel ċiklu (CE): iċ-ċelloli LiPAA kisbu ~ 84% (iċ-ċellula LiPAA ta '200 grad biss kienet kemmxejn inqas f' ~ 82%) . l-effiċjenza coulombic tagħhom żdiedet malajr għal ~ 99 {. 6% fl-ewwel 5 ċikli . ċelloli PAA kisbu Iċ-ċellula kienet sinifikament aktar baxxa f '~ 75%), li kienet teħtieġ ~ 40 ċikli biex jilħqu 99.6% CE - sew aktar bil-mod minn ċelloli LiPAA.
Testijiet ta 'kwittanza tal-polz f'50% fond ta' kwittanza (DoD) żvelaw reżistenza interna sinifikament aktar baxxa fiċ-ċelloli LiPAA meta mqabbla maċ-ċelloli PAA [figura referenzjata hawn taħt], mingħajr l-ebda rabta apparenti għal temperatura sekondarja ta 'tnixxif għal-liPAA . b'kuntrast, ir-reżistenza taċ-ċellula PAA żdiedet b'mod notevoli b'temperaturi sekondarji ta' tnixxif .
Analiżi Termogravimetrika (TGA) minn Kevin A . Hays [Figura Referenza hawn taħt] fuq l-anodi lipaa u PAA identifikaw żewġ passi ewlenin ta 'deidrazzjoni Bejn 140-208 grad u lipaa bejn 85-190 grad, attribwit għal polimerizzazzjoni ta 'xi gruppi karbossiliċi li jirrilaxxaw l-ilma [reazzjoni referenzjata hawn taħt] . Din ir-reazzjoni hija inqas ippronunzjata f'LIPAA, fejn Li tissostitwixxi h fi ~ 80% tal-gruppi karbossil .
Polimerizzazzjoni ta 'temperatura għolja ta' gruppi ta 'karbossiliku PAA tista' ddgħajjef l-interazzjoni bejn PAA u SI, potenzjalment tispjega l-prestazzjoni taċ-ċiklu ħażin ta 'anodi PAA mnixxfa b'temperatura għolja . Madankollu, it-testijiet ta' saħħa tal-qoxra wrew li filwaqt li l-adeżjoni ta 'PAA naqset ma' temperaturi ta 'tnixxif ogħla, baqgħet ogħla minn Lipaa, b'mod ġenerali, li tissuġġerixxi fatturi oħra li jissuġġerixxu għal fatturi oħra li jissuġġerixxu għal fatturi oħra li jissuġġerixxu għal fatturi oħra. Ċikliżmu .
Ⅳ . Konklużjoni
Dan l-istudju jidentifika stabbiltà elettrokimika fqira bħala fattur ewlieni li jillimita l-prestazzjoni taċ-ċiklu ta 'PAA . F'potenzjal baxx, PAA tgħaddi minn konverżjoni parzjali għalLipaa, li tiġġenera gass tal-idroġenu:
PAA + ... ->Lipaa + h₂
Din ir-reazzjoni tispjega l-inqas ċiklu CE taċ-ċelloli PAA (~ 80%) meta mqabbel maċ-ċelloli LiPAA (~ 84%), u l-ħin ferm itwal (~ 40 ċiklu vs {.<5 cycles) required for PAA cells to achieve high Coulombic efficiency (99.6%).
Tob Enerġija Ġdida- is-sieħeb professjonali tiegħek fiMaterjali tal-batterija, Tagħmir, u soluzzjonijiet tal-linja tal-produzzjoni .
