江汉大学&武汉工程大学《ACS AMI》：用于锂电池SiOx负极高倍率循环的水溶性粘结剂！

Question

如题所述

Answer 1

江汉大学与武汉工程大学的创新突破：水溶性粘结剂提升锂电池SiOx负极性能

在寻求高能量密度锂离子电池（LIBs）的革新解决方案中，硅基负极材料，尤其是SiOx，凭借其卓越的循环性能和高倍率潜力，引起了科研界的广泛关注。然而，SiOx负极面临的挑战之一是其高体积膨胀，这在寻找商业粘结剂方面的应用一直是个难题。

江汉大学和武汉工程大学的科研团队联手开发了一种革命性的创新——一种离子键型的水溶性聚酰胺酸（WS-PAA）粘结剂。WS-PAA的独特之处在于其固有的酰胺键与SiOx负极形成稳定的氢键，不仅提供机械强度，还通过引入三乙胺（TEA）的离子键，增强了粘结剂的水溶性和新的锂离子（Li+

)传输路径，从而显著提升SiOx电极的电化学性能，如循环稳定性和倍率性能。在0.8 A·g^-1的电流密度下，WS-PAA粘结剂的SiOx负极表现出令人瞩目的初始容量，达到1004.7 mAh·g^-1，即使经过200次循环，容量保持率也达到了惊人的84.9%。这一成果超越了CMC和SA等传统粘结剂，展现了WS-PAA作为SiOx负极粘结剂的广阔前景。

相关研究论文“Water-Soluble Polyamide Acid Binder with Fast Li+ Transfer Kinetics for Silicon Suboxide Anodes in Lithium-Ion Batteries”已发表在权威期刊ACS Applied Materials & Interfaces上，证明了这一创新在推动高性能电池技术发展中的重要性。

为解决SiOx的体积膨胀问题，科研团队在粘结剂设计上寻求突破。通过引入离子键和三维网络交联结构，WS-PAA粘结剂不仅提供足够的强度，还能够缓冲SiOx在充放电过程中的膨胀，确保电池的稳定性能。其独特的化学结构使得WS-PAA在保证电极机械稳定性的同时，还能优化锂离子的扩散路径，从而提高电池的效率和容量。

一系列实验数据和图表进一步证实了WS-PAA@SiOx电极的卓越性能。从图1到图9，每个图例都揭示了WS-PAA粘结剂如何以创新的方式解决SiOx负极的挑战，展现其在循环性能、倍率性能和SEI层稳定性方面的优越性。

这一开创性的研究成果，由李澍等研究人员共同完成，为高性能SiOx负极的商业化应用提供了关键技术。江汉大学和武汉工程大学的联合努力，不仅推动了锂离子电池技术的进步，也为其他领域的粘结剂设计提供了新的思路。