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李亮教授团队在Nature Commun.报道无粘结剂电极研究进展

在可充离子电池制备过程中,一般要添加3%-10%的聚合物粘结剂来维持电极结构的稳定性。这些粘结剂是电子的不良导体而且呈电化学惰性,因而严重影响了电极的电化学性能。如果采用无粘结剂构造,则可以显著地提升电极的能量和功率密度。不过,无粘结剂电极通常存在着与基底接触不牢固、电极容易脱落的问题,无法承受长期的充放电循环。

近期,李亮和倪江锋团队开发了一种新型的无粘结剂电极构建技术,通过现场合金化反应在电极与衬底之间生成电化学惰性的“导电胶水”,从而极大地提升了无粘结剂电极的电化学循环稳定性,为高性能电极的构建提供了新的思路。该项工作最近发表在Nature Communications期刊 (Nat. Commun. 2020, 11,1212)

课题组采用电化学沉积技术在金属Cu基底上生长了Sn的三维纳米片阵列,进一步的低温热处理会在Cu基底与Sn纳米片之间生长CuSn合金。HAADF-STEMXAS证明,由于CuSn原子的互扩散,CuSn合金甚至分布于整个Sn电极。与其他研究不同的是,CuSn合金在储钠过程中是并不参与电化学反应,只是充当“导电胶水”,从而大幅度地提升了三维Sn电极的循环稳定性。结合电化学测试和原位同步辐射XRD,课题组对此现象进行了深入的分析和阐述。


      另外,李亮教授团队在相关领域,2019-2020年已发表多篇高水平学术成果的论文,包括4Adv. Mater.3Adv. Energy Mater.2Angew. Chem.7Adv. Funct. Mater.等。

以上研究工作得到教育部长江学者计划,国家自然科学基金委、江苏省科技厅等项目的资助。


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