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功能化PVDF粘结剂的制备及在锂电池正极中的应用OA

Preparation of Functionalized Binder and Application to NCM811 Lithium Cathode Battery System

中文摘要英文摘要

以N-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂(LiSTSI)为接枝单体,通过紫外对聚(偏二氟乙烯-co-六氟丙烯)(PVDF)进行接枝功能化改性,引入了具有良好锂离子传导性的阴离子聚合物,将其作为聚电解质型粘结剂STSI,应用于三元正极LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)体系中.利用核磁共振氢谱(1H-NMR)和氟谱(7F-NMR)表征了STSI粘结剂的结构,利用 180°剥离实验和接触角实验测试了STSI粘结剂的物理性能,采用倍率测试和长循环测试评价了SISI粘结剂的电化学性能.结果表明,这种功能性阴离子支链的引入可以有效地提高PVDF粘结剂的粘结强度,并且在正极中形成锂离子传导路径改善正极电化学反应,在 0.2 C倍率下经过 100 圈的循环,基于STSI粘结剂的电池依然保持着 177.2 mAh/g比容量,并且在循环过程中保持着平均 99.1%的效率.

Lithium N-trifluoromethanesulfonyl p-styrenesulfonimide(LiSTSI)was used as a grafting monomer,and an anionic polymer with good lithium ion conductivity was introduced by UV graft-functionalized modification of poly(vinylidene difluoride-co-hexafluoropropylene)(PVDF)as a polyelectrolyte-type binder STSI,and was applied in a ternary cathode LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(NCM811)system.The structure of the STSI binder was characterized using nuclear magnetic resonance hydrogen spectroscopy(1H-NMR)and fluorine spectroscopy(7F-NMR),the physical properties of the STSI binder were tested using 180° stripping experiment and contact angle experiment,and the electrochemical properties of the SISI binder were evaluated using multiplicity test and long cycle test.The results show that the introduction of this functional anionic branched chain can effectively improve the bond strength of the PVDF binder and form a lithium-ion conduction path in the cathode to improve the cathode electrochemical reaction,and after 100 cycles at a multiplicity of 0.2 C,the battery based on the STSI binder still maintains a specific capacity of 177.2 mAh/g,and maintains an average of 99.1%during the cycling process.

石元昊;李智琪;付玉林;桂雪峰;许凯

中国科学院广州化学研究所,广东 广州 510650||中国科学院大学,北京 101408||中国科学院新型特种精细化学品工程实验室,广东 广州 510650中国科学院广州化学研究所,广东 广州 510650||中国科学院大学,北京 101408||国科广化韶关新材料研究院,广东 韶关 512400中国科学院广州化学研究所,广东 广州 510650||中国科学院大学,北京 101408||国科广化(南雄)新材料研究院有限公司,广东 南雄 512400中国科学院广州化学研究所,广东 广州 510650||中国科学院新型特种精细化学品工程实验室,广东 广州 510650||国科广化韶关新材料研究院,广东 韶关 512400||国科广化(南雄)新材料研究院有限公司,广东 南雄 512400中国科学院广州化学研究所,广东 广州 510650||中国科学院大学,北京 101408

化学工程

PVDFN-三氟甲磺酰基对苯乙烯磺酰亚胺锂(LiSTSI)正极粘结剂锂电池正极材料高离子电导性

PVDFlithium N-trifluoromethanesulfonyl-p-styrenesulfonimide(LiSTSI)lithium battery cathode materialhigh ionic conductivity

《广州化学》 2024 (6)

7-11,5

中国科学院科技服务网络计划(No.20211600200052)

10.16560/j.cnki.gzhx.20240602

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