下一代鋰離子電池（LIBs）的成功從根本上不僅取決於單個組分微觀結構的合理設計，還取決於電極水平上聚集態結構（Assembling structures）的合理設計，這主要包括活性材料、導電劑以及空隙在粘接劑作用下的複雜堆積結構。顯然，電極的聚集態結構從根本上決定了電極內部離子電子傳輸的物理骨架及其電化學反應的空間分布特性。然而，由於一直缺乏深入系統的有機認識和對應策略，電極聚集態結構的高效調控已經成為高性能電極發展面臨的一項緊迫而富有挑戰性的任務。
最近，四川大學高分子科學與工程學院研究生孫曉蓉等在楊偉教授和王宇研究員的合作指導下，將高分子材料中經典的聚集態結構調控思想引入到複合電極的設計和製備當中。首次提出了使用聚乳酸作為一種活性納米塗層粘接劑，用於複合電極聚集態結構的快速調控。結果表明，結合高揮發性溶劑（如二氯甲烷），聚乳酸粘接劑的無定型結構更加有利於複合電極形成均勻、牢固的聚集態結構，從而為電極內部打造更加穩定、均一高效的電子傳輸網絡、離子傳輸網絡和組分界面（如圖1所示）。
圖1. 聚乳酸粘接劑體系用於複合電極聚集態結構的快速調控示意圖。
研究發現，該納米塗層型粘接劑最終可以活化成為新型聚合物人工正極-電解質界面膜（poly-CEI）保護活性粒子。因此，高容量電極（LiFePO4、NCM和NCA）的電化學性能得到了一定改善。此外，通過分子鏈熱運動響應側面反映了聚合物粘接劑分子鏈與活性粒子及導電粒子間的相互作用，利用剝離實驗反映了複合電極與集流體的粘接效果(圖2)。
圖2. 聚乳酸粘接劑體系與各組分界面相互作用研究。
本研究不僅提出了一種新型的功能化粘接劑體系，同時還通過電極聚集態結構的概念突出了聚合物粘接劑在電極製備和聚集態結構調控方面的關鍵作用。這與粘接劑功效的傳統認識（即主要貢獻為組分的界面連接作用）有顯著不同。總而言之，本研究無論是對重塑粘接劑的角色，還是對加深對複合電極微觀結構的有機認識方面，都具有積極意義。
通訊作者簡介：
楊偉教授主要從事聚合物加工過程中凝聚態結構的演化與控制、聚合物共混與複合新材料、聚合物先進功能材料等方面的研究。作為第一作者和通訊聯繫人已在Materials Today, NanoEnergy, ACS Nano, Materials Horizons, J Mater Chem A, ACS Appl. Mater.Interfaces, Macromolecules等國內外核心期刊上發表論文200餘篇，其中SCI收錄170餘篇，申請國家發明專利39項，授權29項；主編著作1部；獲省部級科研獎勵1 項。
王宇研究員主要從事跨尺度、可規模化仿生功能加工技術及其在先進能源與環境材料器件方面應用的交叉研究。迄今以第一或共同通訊作者，在國際知名期刊上（如Adv. Mater., Adv. Energy Mater., J. Phys. Chem. Lett.等）發表SCI論文30餘篇，部分工作得到了國際媒體的廣泛關注（如ScienceDaily,MaterialsViews）和雜誌主編的亮點報導。申請美國專利9項(4項授權)，其中一項發明專利榮獲2020年度美國R&D 100 Award，受邀著作一章。目前擔任中國流變學協會青年委員，Journalof Energy Chemistry（國家卓越期刊計劃入選期刊）和Advances in Polymer Technology (Wiley-Hindawi)雜誌青年編委。
論文信息：
BiobinderNanocoating for Upgrading the Assembling Structures of High- Capacity Composite Electrodes with a Robust PolymericArtificial Solid Electrolyte Interphase; ACS Appl. Mater. Interfaces 2020,ASAP.
論文連接：https://doi.org/10.1021/acsami.0c16589.
來源：高分子科學前沿
聲明：僅代表作者個人觀點，作者水平有限，如有不科學之處，請在下方留言指正！
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺「網易號」用戶上傳並發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.