I . 폴리 아크릴 레이트 (PAA) 결합제의 특성 및 장점
전해질 용매에서의 최소 팽창 : 충전/방전 사이클 동안 전극 시트의 구조적 무결성을 유지하면서 팽창이 낮다 .
높은 비율의 카르 복실 그룹 : 고밀도의 극성 카르 복실 그룹은 하이드 록실 함유 활성 물질과 강한 수소 결합을 형성하여 분산 안정성 향상 .
연속 필름 형성 : 재료 표면에 균일 한 필름을 만들어 활성 재료와 전류 수집기 간의 접촉 개선 .
우수한 기계적 안정성 : 전극 제조 중에 처리의 용이성을 용이하게합니다 .
향상된 SEI 형성 및 사이클링 성능 : 고농도의 극성 기능 그룹은 실리콘 재료 표면과의 수소 결합을 촉진하고 안정적인 고체 전해질 인터상 (SEI) 층을 형성하는 데 도움이되어 우수한 사이클 수명을 초래합니다 ..
II . 개발 과제
전극에 대한 기존의 PAA (폴리 아크릴산) 바인더 시스템은 전형적으로 고 분자량 중합체로서 .가 가교 된 PAA 중합체를 고 분자량 중합체로 사용하여 우수한 접착력, 분산 안정성, 및 부식 억제 {{4 I}.를 제공한다. 전극 시트 수명을 연장 .
그러나 극성 기능 그룹은 PAA .의 긴 분자 사슬 내에서 수소 결합을 촉진하여 체인의 자유 회전을 제한하여 강성을 증가시켜 . 결과적으로 PAA 기반 전극 시트는 일반적으로 열악한 강도를 나타냅니다 ({3}}.이 능력은 일반적으로 부피가 팽창하여 성능을 팽창시키는 능력을 나타냅니다. 프로세스 및 궁극적으로 배터리 전기 화학 성능의 개선을 제한합니다 .
III . 배터리 등급 PAA의 실제 응용 분야에서 연구 관행
1. 나트륨-이온 배터리 하드 카본 양극
나트륨-이온 배터리 (SIB) 용 하드 카본 양극 제조업체는 PAA 바인더에 엄격한 요구 사항을 부과합니다.
현재 SIB 하드 카본 애노드 시장에서, 표준 표준 PAA 바인더를 사용하여 내부 저항력이 높아지고 배터리 효율과 신뢰성에 부정적인 영향을 미치는 . 반대로, 프리미엄, 매우 유연한 PAA 바인더는 이러한 문제를 효과적으로 완화시킵니다. ..
유연한 PAA 바인더의 전기 화학적 성능, 전도성, 환경 적 적응성 및 부식 저항은 또한 중요한 요인이며, 최종 하드 탄소 양극 제품의 품질에 직접 영향을 미칩니다 .
고유 한 특성 외에도 실용적인 응용 프로그램은 바인더 특성, 고체 함량, 접착 강도 및 pH 수준 .와 같은 성능 매개 변수에 크게 중점을 둡니다.이 매개 변수는 하드 탄소 양극의 작동 효율 .의 작동 효율과 직접적으로 관련이 있습니다.
2. 실리콘 기반 양극
실리콘 기반 리튬-이온 배터리 양극 아노드는 기존의 흑연보다 더 높은 특정 용량을 제공하지만 . .는 전기 화학적 합금/{3}} {4} {} {{{. {}} {{{} {{4 {{4 . {{{{{} {{{{{{{{{{{{{{{{{{{})는 전기 화학적 합금/실리콘의 상당한 부피 변화로 인해 안정적인 실리콘 양극을 형성하는 것은 어려운 일입니다. 카르복시 메틸 셀룰로오스 (CMC) 및 폴리 비닐 리덴 불소 (PVDF) 결합제 .을 사용합니다.
실험적인 연구의 중요한 본문에 따르면 순수한 PAA는 CMC와 비슷한 기계적 특성을 가지고 있지만 더 높은 농도의 카르 복실 기능 그룹 .를 함유하고 있음을 보여줍니다. .이를 통해 PAA는 Si 양극의 바인더 역할을하여 우수한 성능을 제공합니다. ..
연구는 양극 안정성 . 탄소 코팅 된 SI 나노 파이더 양극 (0 . 01과 1V vs vs vs . li/li+)에 대한 탄소 코팅의 긍정적 인 영향을 추가로 보여줍니다. 폴리 비닐 알코올 (PVA) 시리즈와 같은 새로운 결합제를 탐색합니다.
다른 물질과의 가교 결합 PAA는 AA-CMC 가교 결합제, PAA-PVA 가교 결합제, PAA-PANI (폴리 아닐린) 가교 결합제 및 EDTA-PAA 결합제 .을 포함한 새로운 개발 방향을 나타냅니다.
3. pva-g-paa (PVA- 그라프트 -PAA)
새로운 수용성 바인더 인 PVA-G-PAA는 PAA를 유연한 PVA (폴리 비닐 알코올)의 측쇄에 이식하여 합성됩니다.이 기능적 그룹 변형은 PAA 바인더 시스템의 유연성을 향상시키는 동시에 PVA의 우수한 적응성 특성을 활용합니다...
이 자유 라디칼 이식 중합은 탄성을 도입하여 순수한 PAA 결합제의 구조적 한계를 보상합니다 .
전극 시트 제조 중에, 시트의 정의 된 길이 세그먼트에 걸쳐 다양한 롤러 압력을 사용하여 롤링 압축이 지속적으로 수행됩니다. .이 프로세스는 시트 인성을 향상시키고 변형을 최소화하고 전극 특성 증가, 속도 능력 향상 및 배터리 사이클 수명을 확장합니다. .
4. Paa Prelithiation (lipaa)
실리콘-탄소 (SI-C) 재료의 적용은 양극 바인더 및 전도제 에이전트 시스템에 대한 더 높은 요구를 부과한다 . 전통적인 강성 PVDF 결합제는 Si 양극성 . 아크릴 PAA 바인더가 SI 서면에서 기능성을 개선 할 수있는 수소 결합을 형성 할 수있는 수소 결합을 형성 할 수있는 수소 그룹을 형성 할 수있는 수소 그룹을 포함 할 수있는 수평가 그룹을 함유하고 있으며, 획득하고, 홍보 및 홍보 및 유의 한 수소 결합을 형성 할 수있다. si anodes의 . 따라서, Paa binders는 si anodes .에 매우 효과적입니다.
연구에 따르면 Lithium 폴리 아크릴 레이트 (LIPAA)는 PAA 자체보다 성능이 우수하지만, 근본적인 이유는 불분명했지만 . LIPAA의 우수한 성능 뒤의 메커니즘을 밝히기 위해 광범위한 연구가 수행되었습니다 ..
15% 나노 SI, 73% 인공 흑연, 2% 탄소 검은 색 및 10% 바인더 (PAA 또는 LIPAA)로 구성된 전극 . 초기 건조 후 .를 연구하고, 100-200 학위의 2 차 건조 단계는 잔류 수분을 완전히 제거하기 위해 수행되었다. PAA 기반 양극의 경우 lipaa 기반 양극 대 ~ 610 mah/g .
NMC532 캐소드를 사용한 전체 세포의 사이클 성능 곡선
그림 A : LIPAA 바인더가있는 셀은 사이클 성능과 2 차 건조 온도 사이의 유의 한 상관 관계를 나타내지 않습니다. . NMC532 캐소드는 C/3에서 127 mAh/g의 초기 용량을 전달하여 90 사이클 후 ~ 91 mAh/g로 감소했습니다. ..
그림 B : PAA 바인더를 갖는 세포는 2 차 건조 온도 (120도 빨간색, 140도 금, 160도 녹색, 180도 파란색) .에 대한 명확한 의존성을 나타냅니다. 160도 말린 PAA 세포는 가장 높은 초기 용량을 보여 주었고 120도 건조 세포는 가장 낮고 160도 건조 세포는 가장 빠르며, 140 MAH/G에 도달 한 160도 건조 세포는 가장 낮은 세포를 가장 낮게 보여주었습니다. ~ 71 mah/g . 유지되는 정도 건조 세포가 느리게 저하되었습니다.
일류주기 쿨롱 효율 (CE) : LIPAA 세포는 ~ 84%를 달성했습니다 (200도 LIPAA 세포 만 ~ 82%에서 약간 낮았습니다) . 쿨롱 효율은 ~ 99 . 6%로 빠르게 증가했습니다. ~ 75%에서 유의하게 낮아서 ~ 40 사이클이 99.6% CE에 도달하려면 LIPAA 세포보다 현저히 느립니다.
50% 배출 깊이 (DoD)에서의 펄스 배출 시험은 LIPAA 세포와 비교하여 LIPAA 세포에서 내부 저항을 상당히 낮게 나타냈다.
Lipaa 및 Paa 양극에 대한 Kevin A . Hays [아래 참조 그림]에 의한 Thermogravimetric Analysis (TGA)는 두 가지 주요 탈수 단계를 확인했습니다. 1) 자유 수분 제거 (~ 40도), 2) 흡착 된 물 제거 (LIPAA ~ 75도, PAA ~ 125도)... 140-208 정도와 LIPAA는 85-190 정도 사이의 85-190 정도, 물을 방출하는 일부 카르 복실 그룹의 중합에 기인 한 85-190도 [아래 참조 반응] .이 반응은 LIPAA에서 덜 두드러집니다.
PAA 카르 복실 그룹의 고온 중합은 PAA와 SI 사이의 상호 작용을 약화시킬 수 있으며, 잠재적으로 고온 건조 된 PAA 양극의 열악한 사이클 성능 . 그러나 껍질 강도 검사는 PAA 접착이 더 높은 건조 온도로 감소하는 반면, Lipaa의 다른 요인에 관여하는 것을 시사한다는 것을 보여 주었다.
ⅳ . 결론
이 연구는 열악한 전기 화학 안정성을 PAA의 사이클 성능 . 제한하는 핵심 요소로 식별합니다.lipaa, 수소 가스 생성 :
PAA + ... ->lipaa + h₂
이 반응은 LIPAA 세포 (~ 84%)와 비교하여 PAA 세포 (~ 80%)의 낮은 1주기 CE (~ 80%) 및 상당히 긴 시간 (~ 40 사이클 대 .을 설명합니다.<5 cycles) required for PAA cells to achieve high Coulombic efficiency (99.6%).
TOB 새로운 에너지- 전문적인 파트너배터리 재료, 장비 및 생산 라인 솔루션 .
