鋰離子電池廣泛用于各種應用，但其氧化硅（SiO）作為具有高容量、低成本，且有前景的負極材料，面臨眾多挑戰(zhàn)，例如導電性差，導致充電速率變慢，以及充電過程中的顯著膨脹等。因此需要改進的粘合劑來增強其性能，以解決上述問題，并確保鋰離子電池系統(tǒng)的性能增強和耐久性延長，從而滿足不斷變化的需求。

據(jù)外媒報道，在期刊《ACS Applied Energy Materials》上發(fā)表的一項研究中，日本先進科學技術研究所（JAIST）的Noriyoshi Matsumi教授和Maruzen Petrochemical Company Ltd.的研究人員利用聚（乙烯基膦酸）（PVPA）作為微二氧化硅電極粘合劑，實現(xiàn)了由優(yōu)于傳統(tǒng)電池的卓越性能。

圖片來源：JAIST

Matsumi教授表示：“事實證明，PVPA粘合劑對于延長高性能鋰離子二次電池的使用壽命非常有用。特別是在電動汽車的應用中，人們對延長鋰離子電池的使用壽命非常感興趣。PVPA的使用將為市售粘合劑提供改進的替代品，例如聚丙烯酸（PAA）和聚（偏二氟乙烯）（PVDF）?！?/p>

該研究涉及制造含有PVPA、PAA和PVDF作為粘合劑的電極，并通過電化學實驗和密度泛函理論評估其性能。與傳統(tǒng)PAA（2.03 N/m）相比，PVPA對銅支撐體的附著力（3.44 N/m）明顯增強，從而顯著提高了鋰離子電池的耐用性。

在200次循環(huán)后，基于PVPA電池的放電容量幾乎是基于PAA的電池的兩倍，基于PVPA的半電池在相同的循環(huán)次數(shù)后達到了1,300 mAhg-1SiO。即使在200個充放電循環(huán)之后，在掃描電子顯微鏡中也沒有觀察到集流體的剝落，這與PVDF或PAA粘合劑不同。

此外，PVPA更強的附著力有助于穩(wěn)定SiO基陽極，即使在體積顯著膨脹的情況下也能防止其剝落。Maruzen Petrochemical Company Ltd.的研究人員也參與了這項研究，該公司已經(jīng)建立了PVPA的工業(yè)生產(chǎn)工藝。JAIST和Maruzen Petrochemical Company Ltd.之間的持續(xù)合作，加上該公司額外的電池生產(chǎn)專業(yè)知識，將進一步加速實際應用的進程。

“像這樣的工業(yè)上可行的高性能粘合劑將有助于開發(fā)高度耐用和高能量密度電池的技術，從而推動電動汽車在全球范圍內的普及，而不必擔心性能會在較長時間內下降。這些未來材料還可以應用于火車、輪船、飛機等多種電動車輛?！盡atsumi教授說。