Rotatable Methylene Ether Bridge Units Enabling High Chain Flexibility and Rapid Ionic Transport in a New Universal Aqueous Conductive Binder

材料科学 聚偏氟乙烯 阳极 化学工程 阴极 电极 水溶液 纳米技术 复合材料 聚合物 有机化学 化学 工程类 物理化学
作者
Farong Zhang,Hongyu Xia,Tongye Wei,Bei Liu,Huaming Li,Zhouguang Lu,Mei Yang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (34) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/adfm.202303339
摘要

Abstract Binders play an essential role in maintaining the mechanical integrity and stability of electrodes. Herein, a novel aqueous and conductive binder (OXP/CNT‐1.5) consisting of carbon nanotubes (CNTs) interwoven with a flexible nano‐film of oxidized pullulan (OXP) is designed. The rotatable methylene ether bridge units within OXP chain endow the binder with high chain flexibility, facilitate rapid ion transport, and buffer severe volumetric expansion during charge‐discharge cycling. Furthermore, its tight intertwining with CNTs forms continuously conductive and flexible skeletons, which can firmly grasp active nanoparticles through a “face‐to‐point” bonding type, guaranteeing the electrodes high conductivity and outstanding mechanical integrity. More importantly, these conductive binders are applicable to the Si/C anode as well as the LiFePO 4 cathode. The as‐fabricated Si/C anode delivers a 88.2% capacity retention after 100 cycles and 80.2% capacity retention at 0.5 A g −1 (vs 0.05 A g −1 ), far surpassing the electrode fabricated by conventional polyvinylidene fluoride binder and carbon black mixtures. The LiFePO 4 /Si/C full cells based on OXP/CNT‐1.5 demonstrate excellent electrochemical behavior and stability (97.4% capacity retention after 100 cycles). This work highlights the key role of rotatable methylene ether bridge units to enhance the flexibility, ion conductivity, and stability, which is inspiring in the context of designing novel binders for high‐performance batteries.
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