为了满足日益增长的高能量密度锂离子电池的需求，人们致力于开发能够满足大容量/高电压要求的正极活性材料。然而，正极活性材料的发展因正极粘结剂的缓慢发展而受到阻碍，在实现实用型正极片方面，这一点需要得到重视。
近日，延世大学Sang-Young Lee，高丽大学Joona Bang，蔚山科学技术院Ju-Myung Kim报道了开发了一种新型的基于两亲性瓶刷聚合物（BBPs）的正极粘结剂材料。
文章要点
1）研究人员以聚丙烯酸（PAA）为侧链，通过开环歧化聚合合成了BBPs。由于PAA侧链和疏水的聚降冰片烯（PNB）骨架，BBP本质上是两亲性的。此外，PNB主干可以与基于非水溶剂的商用正极制造工艺兼容，而PAA侧链在正极有源层和金属集电器之间提供了强大的附着力。此外，PAA侧链还能同时螯合作为模型材料的正极活性物质（LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2（NCM811））颗粒中溶解的过渡金属离子。
2）得益于BBP粘结剂良好的两亲性和独特的瓶刷式结构，制得的NCM811正极具有均匀的电子/离子传导网络和尺寸稳定性。值得注意的是，采用极低含量（1 wt%）的BBP粘结剂获得了具有稳定循环性能的高质量负载（27 mg cm−2，相当于5.2 mAh cm-2）NCM811正极。
这项研究为设计先进的正极粘结剂开辟了新的途径，有望实现与可持续高能量密度电池正极活性材料的同步发展。
参考文献
Nag-Young Kim, et al, Amphiphilic Bottlebrush Polymeric Binders for High-Mass-Loading Cathodes in Lithium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 2021
DOI: 10.1002/aenm.202102109
https://doi.org/10.1002/aenm.202102109
