磷是一種很有前途的負(fù)極材料，具有高容量（2596 mAh g^?1和6075–6924 mAh cm^?3）、低鋰離子擴(kuò)散勢(shì)壘（0.08 eV）和適宜的鋰化電勢(shì)（≈0.7 V vs Li⁺/Li）。然而，體積膨脹大（≈300%）、電子電導(dǎo)率低（10^?14–10² S cm^?1）和可溶性中間體（多磷化鋰，LixpPs）等問(wèn)題限制了其性能。

圖1.?PAA/CMC粘結(jié)劑的結(jié)構(gòu)及表征

天津大學(xué)孫潔、貴州振華新材料有限公司向黔新、周朝毅等設(shè)計(jì)了一種堅(jiān)固的交聯(lián)二元聚合物粘結(jié)劑PAA/CMC，以提高磷負(fù)極的性能。

其優(yōu)勢(shì)如下：首先，磷和粘結(jié)劑之間穩(wěn)定的化學(xué)鍵和強(qiáng)大的3D交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)了電極的機(jī)械強(qiáng)度。其次，良好的親和力使粘結(jié)劑均勻覆蓋活性材料，可防止磷與電解液的直接接觸，從而減少了它們之間的副反應(yīng)。第三，PAA/CMC和Li₃P之間沒(méi)有發(fā)生副反應(yīng)。最后，P/CNT-PAA/CMC表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)。

圖2.?循環(huán)穩(wěn)定性研究

因此，P/CNT-PAA/CMC具有優(yōu)異的循環(huán)性能，具有1502.5 mAh g^?1（在260 mA g^?1下循環(huán)100次后）和1230.2 mAh g^–1（在1300 mA g^?2下循環(huán)200次后）的高比容量。

此外，在260 mA g^?1下循環(huán)50次后，P/CNTPAA/CMC的體積膨脹率僅為6%，低于文獻(xiàn)中用于鋰離子電池的其它磷基負(fù)極。總之，這項(xiàng)工作為磷基負(fù)極提供了一種剛性、簡(jiǎn)單、低成本和環(huán)保的粘結(jié)劑。

圖3.?倍率性能研究

Cross-Linked Binary Polymeric Binder of Polyacrylic Acid–Carboxymethyl Cellulose for Improving Phosphorus Anode. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202308325