一种用于高镍正极的多功能聚合物刷状网络粘合剂：基于结构设计的弹性恢复性能、粘附性以及锂离子（Li+）传输能力

《Journal of Materials Chemistry A》：A multifunctional polymer brush network binder for high-nickel cathodes: architecture-driven elastic recovery, adhesion, and Li+ transport

开发了一种多功能聚合物刷网络粘合剂，通过弹性恢复、强粘附和Li+高效传输提升高镍电极的循环稳定性和高倍率性能，机械分析和循环后表征证实其效果。

　　

使用富含镍的层状氧化物（如LiNi_xCo_yMn_ZO₂，简称NCM）制造厚实、高负载能力的电极对于提高锂离子电池的能量密度至关重要，但这也加剧了机械应力和界面应力，从而影响电池的循环稳定性。本文报道了一种多功能聚合物刷状网络（PBN）粘合剂，该粘合剂是通过将聚偏二氟乙烯接枝聚丙烯酸与聚乙二醇二缩水甘油醚（PEGDGE）共价交联制备得到的。这种基于结构的设计赋予了材料伪弹性恢复能力，得益于网络本身的弹性；同时，富含氢键的侧链增强了材料的粘附性；PEG结构域则促进了锂离子（Li⁺）的传输。全面的机械性能分析表明，PBN粘合剂不仅降低了传统PVDF材料的脆性，还提高了其韧性、弹性及应力恢复能力，从而在高负载和低粘合剂含量条件下均实现了优异的容量保持性能。高倍率充放电性能的提升与锂离子传输性能的改善以及锂离子与粘合剂之间的良好相互作用密切相关，这一点通过电化学测试和理论计算得到了验证。对循环使用后的正极材料进行的分析进一步凸显了粘合剂多功能性在保持电极完整性和稳定正极-电解质界面（CEI）方面的重要作用。本研究强调了结构导向的多功能性在粘合剂设计中的重要性，并将PBN粘合剂确立为高性能锂离子电池的理想选择。