盖世汽车讯 据外媒报道，由成均馆大学（Sungkyunkwan University，SKKU,）能源科学系和未来能源工程系教授Ki-Jae Kim领导的联合研究团队，与首尔大学（Seoul National University）Jang Wook Choi的研究团队合作，开发出一种用于厚膜电极的高性能混合聚合物粘合剂。这项突破性成果显著提高了锂离子电池的能量密度，并延长了其使用寿命。

图片来源：期刊《自然通讯》

该研究发表于期刊《自然通讯》（Nature Communications），提出了一种切实可行的策略，以克服传统湿法制造工艺中常见的粘合剂迁移和性能衰减问题。这些问题通常发生在为了提高电动汽车和智能手机电池容量而增加电极厚度时。

粘合剂限制了电极厚度

近年来，电池研究人员和业界积极探索高负载电极技术。该技术旨在利用更厚的镍含量更高的层状正极材料来提升电动汽车的续航里程。然而，传统使用的聚偏二氟乙烯（PVDF）粘合剂在厚电极制造的干燥过程中存在一个关键缺陷：粘合剂容易浮到电极表面，导致电极开裂或碎裂。这会严重降低电极的机械强度和锂离子导电性，从而导致电池寿命急剧下降。

为了解决这一难题，Kim及其团队将两种性质截然不同的聚合物混合：一种是高弹性的服装面料氨纶（SPDX），另一种是聚丙烯酸（PAA）。他们将这种混合物应用于电极，制成一种新型的双效混合聚合物（DHP）粘合剂。由于氨纶具有优异的弹性，而PAA与内部电极组件具有优异的分子相互作用，这种新型粘合剂即使在应用于特别厚的电极时，也能保持坚固的结构，防止开裂或碎裂。

附着力更强，循环时间更长

实验结果表明，使用新开发的粘合剂的电极的粘合强度几乎是传统PVDF粘合剂的两倍。值得注意的是，该团队在初始充放电循环中发现了一种新的运行机制：粘合剂自发形成Li-PAA界面，加速锂离子迁移。这使得厚膜电极内的锂离子传输更快、更均匀，从而显着增强其电化学性能。

此外，研究团队通过制造大容量、商业级袋型电池验证了新型混合粘合剂。结果引人注目：虽然使用传统粘合剂的电池在大约95个循环后容量急剧下降并失效，但使用新型混合粘合剂的电池在200多次充放电循环后仍稳定保持其初始容量的86.8%，有效地将其寿命延长了一倍以上。

适用于现有生产线

这项研究具有工业价值，因为它使制造商能够利用现有的湿法制造工艺生产高容量电池，而无需改造生产线或投资新设备。它通过利用聚合物的物理化学性质和离子传输机制，解决了实际的工业瓶颈。

“以前，增加电极厚度和尺寸受到粘合剂和加工工艺的限制，从而限制了电池的整体性能。我们通过有效结合氨纶和聚丙烯酸的优势克服了这一障碍，”Kim说道。“这种粘合剂技术具有很高的工业适应性，因为它利用现有的湿法生产线，而无需采用近年来备受关注的下一代电池制造方法——干法加工技术。我们预计它将在延长下一代电动汽车的续航里程方面发挥关键作用。”