鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量：901次 | 2019年03月01日
加拿大合成不需要粘結(jié)劑的水系鋰離子電池電極
鋰離子電池電極主要組成為活性物質(zhì)，導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑，還有導(dǎo)電銅箔、鋁箔，其中真正能發(fā)揮容量作用的只有活性物質(zhì)。
其中導(dǎo)電劑主要是在活性物質(zhì)顆粒之間傳導(dǎo)電子的作用，粘結(jié)劑主要是粘結(jié)電極的各個(gè)部分，銅箔和鋁箔主要是起到將電子導(dǎo)出到電極的作用，因此在電極中活性物質(zhì)所占的比例自然是越高越好。
粘結(jié)劑在電極中所占的比例一般為3%-5%之間，如果電極制備過(guò)程不需要粘結(jié)劑則可以顯著的提高電極的容量，提高電池的能量密度。
近年來(lái)，隨著可穿戴設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，柔性電池技術(shù)也吸引了越來(lái)越多的關(guān)注，柔性電池技術(shù)的關(guān)鍵在于柔性電極的制備。傳統(tǒng)的電極制備工藝使得電極難以彎曲，一個(gè)可行的選擇是利用碳納米管和石墨烯等組成一個(gè)導(dǎo)電的網(wǎng)絡(luò)框架，用于制備無(wú)粘結(jié)劑電極。
水系電池相比于傳統(tǒng)的有機(jī)電解質(zhì)體系鋰離子電池，成本更低，更加安全，并且具有更高的離子電導(dǎo)率，因此水系鋰離子電池比較適合應(yīng)用在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域上，當(dāng)然這是建立在進(jìn)一步提高水系鋰離子電池能量密度的基礎(chǔ)上，而無(wú)粘結(jié)劑電極剛好適合于此應(yīng)用。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
加拿大滑鐵盧大學(xué)的XiaoZhu等，利用碳納米管與LiMn2O4合成了一種不僅不需要使用粘結(jié)劑，還具有十分良好彈性的水系鋰離子電池電極。他們首先高速剪切的方法將碳納米管CNT分散在水溶液中，由于他們所采用的CNT具有很大的長(zhǎng)徑比，因此分散好的溶液具有十分好的穩(wěn)定性，并且相互之間形成了一個(gè)穩(wěn)固的網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)可以用來(lái)LiMn2O4保存納米顆粒，最后經(jīng)過(guò)過(guò)濾，就獲得了無(wú)粘結(jié)劑電極。
該電極具有以下幾大優(yōu)勢(shì)：
1)首先是電極整體重量被極大的降低了，在該電極中，碳納米管承擔(dān)了多重角色，既是粘結(jié)劑，又是導(dǎo)電劑，又是集流體。
2)相比于傳統(tǒng)的電極結(jié)構(gòu)，這種電極由于具有碳納米管之間良好的連接，使得極片電阻極大的降低。
3)由于電極的多孔結(jié)構(gòu)使得活性物質(zhì)LiMn2O4與鋰離子離子交換更快，有利于提高電池的倍率性能。
IP67防水，充放電分口 安全可靠
標(biāo)稱(chēng)電壓：28.8V
標(biāo)稱(chēng)容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
4)由于框架結(jié)構(gòu)的CNT，具有良好的彈性，因此能夠緩和在充放電過(guò)程中由于鋰離子嵌入和脫出，造成的活性物質(zhì)體積膨脹、收縮，從而提高電池的循環(huán)壽命。
從上面的介紹可以看到，該過(guò)程不需要昂貴的設(shè)備和額外的化學(xué)藥品，有助于降低電極制備成本，簡(jiǎn)化電極制備工藝。同時(shí)由CNT形成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅能夠保證良好的導(dǎo)電性，還能增強(qiáng)電極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高電池的循環(huán)壽命。
電化學(xué)測(cè)試表明該方法制備的彈性電極片具有十分優(yōu)異的倍率特性，在20C的超大倍率下采用該方法制備的電極比容量仍然可以達(dá)到72mAh/g，而采用普通工藝制備的CNT+LiMn2O4在該倍率下只有45mAh/g。同時(shí)電極也表現(xiàn)出了良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在4C的倍率下循環(huán)300次后，容量?jī)H從116mAh/g下降到了92mAh/g，容量保持率為79.3%。
粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑和集流體這些不為體系提供容量的輔助材料的發(fā)展趨勢(shì)就是在電池體系中所占的比例越來(lái)越小，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，相信總有一天，這些材料最終會(huì)在鋰離子電池電極制備過(guò)程中消失的。
