PAMAM树枝状聚合物诱导的三维交联网络粘合剂赋予电池优异的循环稳定性

锂离子电池因其高比容量、低自放电和无记忆效应而受到广泛关注。对于商用电池，充放电性能主要由阴极的理论容量、电子导电性、离子导电性和结构稳定性决定。聚合物粘结剂作为阴极组分是绝缘的，但可以通过其内聚提供连续的传输网络，从而对阴极的导电性和结构稳定性起决定作用。聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物是一种常用的阴极粘合剂，与其他线性聚合物相比，具有优越的电池性能。

电极内部的电导率和离子电导率对锂离子电池的性能起着决定性的作用。然而，传统的连接活性材料导电网络的聚合物粘结剂，如PVDF在电解液浸泡后往往会失去原有的结构和功能，这会使导电网络崩溃，从而影响锂离子电池的充放电容量和循环稳定性。

为此，本文设计了聚酰胺胺(PAMAM)诱导的三维交联聚合物，并将其作为锂离子电池阴极的粘结剂。与传统的线性聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂相比，3D粘结剂表现出更好的粘结能力和电解质亲和力，使电极材料之间的接触更加紧密，从而为LiFePO4阴极带来了优异的电子电导率和离子电导率。由于PAMAM中丰富的胺基和空腔，使其具有良好的电解质亲和力，从而降低了电池的界面阻抗。因此，实现了更小的极化和更好的c-倍率能力(140 mAh g-1 / 2C放电)。

此外，粘合剂中构建的交联网络通过更强的自身强度和与衬底的附着力(平均7.69 N)，为电极提供了光滑稳定的表面形态，最终提高了循环性能(250次循环后保持98%)。显然，这种三维交联聚合物为下一代新一代粘合剂的设计提供新的思路和解决方案，将为大功率锂离子电池的开发带来新的突破。

图. 三维粘结剂制备LiFePO4阴极原理图

文献来源：Yuqin Hu, Cheng Wang, Guobin Zhu, Jing Xu, Luoxin Wang, Hua Wang, Chunzu Cheng. J. Electrochem. Soc. 2023, 170, 030547.