بولي (حمض الأكريليك الصوديوم) المطعمة كربوكسي ميثيل السليلوز باعتباره رابط بوليمر عالي الأداء لأنود السيليكون في بطاريات أيون الليثيوم

مطلوب تصميم أنظمة ربط جديدة لأنودات السيليكون عالية السعة (Si) والتي عادةً ما تخضع لتغير كبير في الحجم أثناء دورة الشحن / التفريغ. هنا، نقدم بوليمر بولي (حمض الأكريليك الصوديوم) - كربوكسي ميثيل السليلوز المطعمة (NaPAA-g-CMC) باعتباره رابطًا ممتازًا لأنود Si في بطاريات أيونات الليثيوم (LIBs). تم تحضير البوليمر المشترك NaPAA-g-CMC عبر طريقة بلمرة الكسب غير المشروع الجذرية الحرة باستخدام CMC وحمض الأكريليك كسلائف. على عكس المجلدات الخطية أحادية البعد، من المتوقع أن يقدم رابط البوليمر المشترك NaPAA-g-CMC تفاعلًا متعدد النقاط مع سطح Si، مما يؤدي إلى تعزيز قدرة الارتباط مع جزيئات Si وكذلك مع مجمعات التيار النحاسية (Cu)، و بناء طبقة واجهة بالكهرباء الصلبة (SEI) مستقرة على سطح Si. يُظهر أنود Si المعتمد على NaPAA-g-CMC استقرارًا أفضل للدورة وكفاءة كولومية أعلى من تلك المصنوعة باستخدام الروابط البوليمرية الخطية المعروفة مثل CMC وNaPPA. تم إذابة 1& ثينسب;جم من طاقة CMC في 50 & ثينسب;مل يشكل الماء المقطر محلولًا لزجًا شفافًا، ثم يتم وضع المحلول في دورق ثلاثي الأعناق سعة 250 <000000 مل مزود بمحرك ميكانيكي. بعد التطهير بالنيتروجين لمدة 6&thinspo;كيفية إزالة الأكسجين، تمت إضافة 2.5&thinspo;ml من مونومر حمض الأكريليك والبادئ (NH)SO/NaHSO، 0.1:0.03 g) . تم بعد ذلك تسخين المحلول إلى درجة حرارة 55 & ثينسب؛ مئوية تحت التحريك المستمر بمعدل دورة في الدقيقة قدره 270 لمدة ساعتين لإنتاج PAA--CMC. تم الحفاظ على جو النيتروجين طوال عملية التفاعل. أخيرًا، تم تحييد PAA--CMC بواسطة محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى PH 6. تم تجميع الخلايا المعدنية من النوع CR2016 في صندوق قفازات مملوء بالأرجون مع محتويات من الأكسجين والماء أقل من 1& جزء في المليون، باستخدام رقائق الليثيوم. كقطب مضاد والبوليمر كفاصل. كان الإلكتروليت عبارة عن 1M LiPF مذاب في خليط من كربونات ثنائي ميثيل (DMC) وكربونات الإيثيلين (EC) (1:1 في نسبة الحجم)، بالإضافة إلى 10& ثينسب؛% بالوزن كربونات فلورو إيثيلين (FEC) كمواد مضافة. يتكون قطب العمل من 60 wt% Si (تم الحصول على جسيمات Si النانوية من Alfa Aesar، وتراوح القطر بين 50100 nm. تم عرض تحليل SEM وTEM وتحليل حجم الجسيمات للجسيمات النانوية Si الأصلية في، 20 عامل موصل بالوزن (Super P) و20 wt% رابط. يبلغ وزن تحميل Si النقي على رقائق النحاس حوالي 0.45& ثينسب;مجم سم . تم اختبار الأداء الكهروكيميائي على نظام اختبار بطارية LAND (ووهان، الصين) في درجة حرارة الغرفة، في نطاق جهد يبلغ 0.011.2&Thinsp;V. تميزت أشكال العينات بالمجهر الإلكتروني لمسح الانبعاثات الميدانية (SEM). ، كارل زايس الترا 55). تم قياس أطياف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR) على Perkin-Elmer 70 باستخدام قطع KBr. تم الحصول على صور المجهر الإلكتروني للإرسال (TEM) من JEOL 2100. تم قياس حجم الجسيمات من Brookhaven BI-90 plus. بالنسبة لاختبار التقشير 180، تم إعداد الأقطاب الكهربائية التي لا تحتوي على Super P أولاً. كانت نسبة كتلة Si: الرابط 4: 1، وكان سمك كل مادة قطب كهربائي حوالي 50&ثينسب;م. قبل اختبار التقشير، تم قطع فيلم القطب إلى عينة بعرض 30<000000 ملم وطول 60<000000 ملم، ثم تم ربط شريط KingTiger بالعينة. تمت إزالة هذا الشريط باستخدام آلة اختبار ميكانيكية للمواد عالية الدقة (Shanghai Hengyi Testing Machine Company، Shanghai، الصين). تمت مراقبة قوة التقشير أثناء تسجيل مخطط إزاحة القوة.