导离子型聚酰亚胺黏结剂的制备及其在锂离子电池正极中的应用研究

作     者：钱秉筠 刘彩霞 朱唐宋 吴昊旻 张秋红 贾叙东 Qian Bingyun;Liu Caixia;Zhu Tangsong;Wu Haomin;Zhang Qiuhong;Jia Xudong

作者机构：高性能高分子材料与技术教育部重点实验室配位化学国家重点实验室南京大学化学化工学院南京210023 

出 版 物：《南京大学学报（自然科学版）》 (Journal of Nanjing University（Natural Science）)

年 卷 期：2024年第60卷第4期

页      面：661-673页

核心收录：

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070305[理学-高分子化学与物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

基　　金：国家自然科学基金(22075130 21875102) 

主　　题：锂离子电池 黏结剂 导离子聚合物 聚酰亚胺 LiFePO_(4)电极 

摘      要：锂离子电池(LIBs)因其能量密度和输出功率高以及使用寿命长等优势,被广泛应用于新能源领域.正极用聚合物黏结剂作为LIBs的重要组成部分,在活性材料颗粒与电极集流体之间提供结合力,进而促进Li^(+)的扩散,对提高电池循环性能起着重要的作用.商用聚偏氟乙烯(PVDF)是目前正极材料中用到的主要黏结剂,但仍旧存在黏结性能低和导离子性较差的问题.聚酰亚胺(PI)具有优异的力学性能、黏附强度和良好的结构可设计性等优势.因此,设计并制备了一种具有磺酰亚胺锂结构的二胺单体(BAPSI-Li),将其与联苯四甲酸二酐(s-BPDA)和4,4 -二氨基二苯醚(ODA)共聚合成了一种导离子型PI黏结剂.研究表明,PI黏结剂黏结性能相比于PVDF有所提升.由导离子型PI黏结剂制备的LiFePO_(4)(LFP)电极具有优异的电化学性能,在0.2 C的电流密度下经250次循环后,放电比容量高达158.19 mA·h·g^(-1).导离子型PI黏结剂与商用PVDF黏结剂相比展现了更优异的循环稳定性.这得益于PI具有良好的黏结性能,电极能够在长循环过程中保持结构完整.同时,导离子二胺单体的引入有利于促进电极内部锂离子的传输.