第一作者：张发容
通讯作者：卢周广教授、阳梅副教授
通讯单位：湘潭大学
论文DOI：10.1002/adfm.202303339
湘潭大学阳梅副教授和南方科技大学卢周广教授课题组报道了一种新型的导电水性粘结剂，由高导电性的酸化CNTs与氧化普鲁兰多糖（OXP）柔性膜交织而成，实现了对Si/C负极和LiFePO4正极材料的高效粘结。OXP链内可旋转的亚甲基醚桥单元赋予粘结剂高柔韧性，能有效缓冲充放电循环过程中严重的体积膨胀。OXP与CNTs紧密缠绕形成连续导电的柔性骨架，能通过“面对点”的键合方式牢牢抓住活性纳米颗粒，使电极具有高导电性和优异的机械完整性。所制备的Si/C负极具有优异的循环稳定性（100次循环后，其容量保留率为88.2%）和高倍率性能（80.2%，0.05~0.5 A g−1），远超PVDF/C基Si/C负极。此外，基于OXP/CNT的LiFePO4/Si/C的全电池表现出优异的电化学性能和稳定性（100次循环后，容量保持率为97.4%）。
粘结剂作为锂离子电池重要的组成部分，广泛地应用于正负极材料涂覆的关键环节。传统的聚合物粘结剂，如聚偏氟乙烯（PVDF），采用高沸点的有机溶剂 (N-甲基-2-吡咯烷酮)，成本较高，易造成环境污染，且粘结力不高，难以满足新型高比容电极材料（如Si/C负极）的实际需求。此外，由于PVDF的绝缘性和活性材料的低导电性，通常需要添加碳基导电剂以提供电子传导途径。然而，大量低密度、小粒径导电剂的存在，会极大地影响PVDF的粘结性能。针对上述问题，课题组通过将高导电性的酸化CNTs交织在氧化普鲁兰多糖（OXP）柔性膜上构建多孔纳米网状结构，能通过高效的“面对点”键合方式牢牢抓住活性纳米颗粒，保证了出色的粘结强度、高导电性和优异的机械稳定性。这种通用型水性导电粘结剂，有望解决新型高比容电极材料带来的系列挑战。
1、首次提出以OXP为前驱体合成锂离子电池用粘结剂。
2、OXP链内可旋转的亚甲基醚桥单元赋予粘结剂高柔韧性，能有效缓冲充放电循环过程中严重的体积膨胀。
3、OXP与CNTs紧密缠绕形成连续导电的柔性骨架，能通过“面对点”的键合方式牢牢抓住活性纳米颗粒，使电极具有高导电性和优异的机械完整性。
4、这种水性导电粘结剂适用于Si/C负极和LiFePO4正极，均具有优异的循环稳定性和高倍率性能。
图1. 通用型水性导电粘结剂OXP/CNT。
张发容（第一作者），2020级硕士研究生，毕业于湘潭大学化学学院材料与化工专业，研究方向为新型粘结剂的制备及其在锂离子电池中的应用研究。
阳梅（通讯作者），湘潭大学副教授，硕士生导师。主要从事聚合物基多孔碳材料以及聚合物粘结剂的设计、合成及其应用。曾获得2018年湖南省优秀博士学位论文、湖南省科技进步三等奖、湖南省专利一等奖、湖南省第12届自然科学优秀学术论文一等奖，在Adv. Funct. Mater., Appl. Catal., B, J. Mater. Chem. A, Carbon, ACS Appl. Mater. Interfaces, J. Energy Chem.等刊物上发表多篇论文。
卢周广（通讯作者），南方科技大学材料科学与工程系教授，博士生导师；主要从事先进能源材料的分子设计、精准合成、结构调控和电化学反应机理研究。研究亮点是电极材料电化学反应中间体的调控和演化机制研究。深圳市鹏城学者特聘教授，英国皇家化学会会士(FRSC)，深圳市氢能重点实验室副主任。2012年迄今在Nat. Commun., Angew. Chem., Int. Ed.和Adv. Funct. Mater.等国际一流学术期刊发表SCI论文160多篇，他引9000多次，高频H因子55。
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