Adv.Mater. 基于导电高分子凝胶的新型高效锂离子电池粘合剂

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为了解决传统粘合剂的种种问题， 德克萨斯大学奥斯汀分校的Guihua Yu教授团队 （http://yugroup.me.utexas.edu/） 设计开发了基于纳米结构化导电高分子凝胶的高效锂离子电池粘合剂。他们采用多官能团分子（植酸，酞菁铜等）作为交联剂，将导电高分子（聚吡咯）在电极材料分散液中原位聚合并且交联，形成拥有3D三维网络结构的电池电极。相比于传统粘合剂，该凝胶粘合剂体现出许多优势 。首先，高分子凝胶形成了一个拥有高电导率的骨架，将嵌于其中的电极材料互相连接至集流体，从而为每一个活性材料颗粒提供高速的电子通路。其次，凝胶粘合剂促使电极中多孔结构的形成。这些不同尺寸的孔洞能促进电解液在电极中的流动，从而改善离子的传输。这些特性保证了电极的优良倍率性能。另外，得益于高分子材料的粘弹性，凝胶骨架能协调电极材料在电化学反应中产生的体积变化，从而保证传输通路的稳定性，提高电极的使用寿命。这种凝胶粘合剂的特性能通过使用不同交联分子进行调控，从而广泛适用于各种电极材料。

▲ 导电高分子凝胶的3D网络结构特性使它们能兼顾电极内高效的电子和离子传输

导电高分子凝胶粘合剂的另一大优势在于它能极大改善电极材料在电极中的分散性 。在传统电极中，电极材料颗粒，尤其是纳米材料颗粒极其容易形成聚集。通往处于聚集体中心颗粒的电子离子传输将受到极大限制，从而导致电极性能的降低。得益于原位聚合，凝胶粘合剂能在每一个电极材料颗粒的表面形成高分子薄层，从而避免颗粒的聚集，保证了通往每一个颗粒的电子离子传输。

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