AEM：基质调节的干法粘合剂助力长寿命硫化全固态电池

Nanoyu

2022-08-13

硫化物全固态电池(ASSBs)由于其改进的安全性能和潜在的高能量密度而被广泛认为是下一代储能装置。在硫化物ASSBs的各种制造方法中，无溶剂干膜工艺具有独特的优势，包括降低成本、抑制膜剥离、厚电极和与硫化物固体电解质(ses)的高相容性。然而，目前占主导地位的干膜工艺聚四氟乙烯粘合剂存在电压稳定性差和粘度低的问题，这导致硫化ASSBs的库仑效率低和循环稳定性差。

近日，天目湖先进储能技术研究院Fan Wu开发并优化了一种适用于ASSBs的新型干法粘结剂丁苯橡胶（SBR）。

文章要点

1）SBR比PVDF具有更高的HOMO水平，这表明SBR比PVDF更不容易还原。PVDF通常用于制备聚合物固体电解质，它不会被金属锂反应还原。这表明SBR对锂金属具有电化学稳定性。

2）最初的SBR粘合剂(SBR-O)对于电极膜制造具有差的分散性能和机械延展性。为了增加其分散性，提出了底物调节方法，通过将其溶解在对二甲苯溶液中，然后沉淀在不同量的NaCl底物上来调节SBR-O。在该方法中，对二甲苯溶液被NaCl吸附，粘合剂析出到基材表面。沉淀的粘合剂尺寸、微观结构和形态由NaCl的量控制。然后，沉淀的粘合剂在随后的加工过程中重新聚集形成大块粘合剂。在团聚过程中，粘结剂内部形成疏松多孔的结构，在外力作用下更容易变形，因为它们的硬度和杨氏模量相应较低。

3）特殊设计的处理工艺可以减少粘结剂的团聚，有利于锂离子的传输，提高电极/电解质膜的离子电导率。使用这种新型粘合剂制造的SE膜具有超高的离子电导率(2.34 mS·cm^–1)。此外，这种加工的粘合剂具有强粘度，这改善了活性材料和SE颗粒之间的粘附力，使得使用这种加工的粘合剂的相应ASSBs具有优异的循环稳定性(600次循环后84.1%的容量保持率)。

参考文献

Yongxing Li, et al, Long-Life Sulfide All-Solid-State Battery Enabled  by Substrate-Modulated Dry-Process Binder, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202201732

https://doi.org/10.1002/aenm.202201732