【摘要】 为了解决这些问题，有必要开发具有高效率和电化学性能的超级电容器、燃料电池和锂离子电池等可再生能源存储系。

随着工业的发展和化石燃料的枯竭，环境污染和全球变暖呈指数级增长。

 

为了解决这些问题，有必要开发具有高效率和电化学性能的超级电容器、燃料电池和锂离子电池等可再生能源存储系。

 

其中，锂离子电池（LIB）是具有高能量密度和电容值的储能系统之一。由于其高能量和功率密度、低自放电和长循环寿命的性能，锂离子电池还被应用于储能系统、电气设备和电动汽车等各个领域。

 

LIB通常由阴极、阳极和放置在浸有电解液的两个电极之间的隔膜组成。离子由两个电极产生，并在穿过隔膜和电解质后在它们之间移动。阳极和阴极根据反应类型来区分。发生氧化反应的电极称为阴极，发生还原反应的电极称为阳极。

 

电极涂层由活性材料、导电添加剂、集流体和粘合剂组成。粘合剂是建立和维持电极机械完整性的重要成分，并且能够将电极制造成浆料形式，从而提高粘合强度。

 

此外，粘合剂通过维持和增加集流体和电极浆料之间以及电极材料之间的粘附力来改善LIB的性能。锂离子电池具有能量和功率密度高、自放电低、循环寿命长等优点，在储能系统、便携式电子设备和电动汽车等领域得到了广泛的应用。

 

然而，尽管对电极材料的研究很多，但开发粘结剂来替代传统的聚合物基粘结材料的研究还很少。

 

在本工作中，石油沥青(MP-50)/聚合物(聚氨酯，PU)复合粘结剂的制备不仅可以作为粘结材料，还可以取代传统的聚合物基粘结剂。还制备了不同比例的MP-50/PU复合粘结剂，以优化基于MP-50/PU复合粘结剂的锂离子电池的物理和电化学性能。

 

利用万能试验机(UTM)、充放电测试对MP-50/PU复合粘结剂基锂离子电池的物理和电化学性能进行了评价。

 

结果表明，以MP-50/PU复合材料(质量比5：5)为粘结剂的锂离子电池具有最佳的性能，其粘接强度为1.53gf mm−1，比放电容量为341mAHg−1，ICE值为99.5%。

 

图1基于不同比例的MP-50/PU复合粘结剂的锂离子电池的充放电曲线，a充放电性能，b ICE率(%)[1]

 

纯PU和不同比例的MP-50/PU复合粘结剂LIBS的充放电测试和柱状效率如图1a，b所示。图1a，b展示了基于不同比例的MP-50/PU复合粘结剂的LIBS的充放电性能。以C/10(0.1C)的恒定C速率在0.0V至1.6V范围内进行充放电测试。

 

纯PU粘结剂制成的锂离子电池的比充电容量为282mAHg−1，放电比容量为307mAHg−1，ICE倍率为91%。MP-50/PU(质量比3：7)锂离子电池的内燃率为98%，放电比容量为307mAHg−1。

 

[1]Kim, S.J., Jeong, H.T. Development of petroleum pitch/polymer composite binder for anode material of the lithium-ion battery. Carbon Lett. 34, 1031–1037 (2024). https://doi.org/10.1007/s42823-023-00653-6

 

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