聚乙烯亚胺-戊二醛-多巴胺交联粘结剂在锂离子电池硅/碳负极中的性能研究

作     者：孙兴燊 刘敏 胡家朋 刘俊劭 宋湛谦 刘鹤 

作者机构：武夷学院福建省生态产业绿色技术重点实验室绿色化工技术福建省高等学校重点实验室 中国林业科学研究院林产化学工业研究所生物质化学利用国家工程实验室江苏省生物质能源与材料重点实验室 

出 版 物：《化工新型材料》 (New Chemical Materials)

年 卷 期：2025年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：福建省科技创新重点项目(2022G02020) 福建省自然科学基金项目(2023J011054) 福建省大学生创新创业项目(S202410397040) 武夷学院教研教改项目(KC2024004SC) 

主　　题：硅碳负极 聚乙烯亚胺 戊二醛 多巴胺 锂离子电池 

摘      要：高比容量的硅/碳材料在嵌锂-脱锂过程中，Si的大体积膨胀容易引起电极粉碎和脱落问题，最终导致循环性能衰减和电池寿命缩短，通过设计新型硅/碳材料粘结剂可以有效提升电池循环性能。利用戊二醛（GA）的双醛基团与聚乙烯亚胺（PEI）和多巴胺（DPA）的胺基能发生反应生成亚胺键（-C=N-）的原理，制备三维网状结构的粘结剂（PEI-GA-DPA），并用于高比容量的硅碳负极材料的性能研究。与纯PEI和商业化PVDF粘结剂对比，研究PEI-GA-DPA粘结剂的粘结性能和循环性能。结果表明：当PEI∶GA∶DPA的质量比为90∶0.2∶9.8时，制备的Si/C@PEI-GA-DPA电极的平均剥离强度为3.28N，高于Si/C@PVDF电极（1.43N）和Si/C@PEI电极（1.33N）。在0.5C电流密度循环100圈，Si/C@PEI-GA-DPA-2电池的充电比容量为540.8mAh/g，优于Si/C@PVDF电池（489.6mAh/g）和Si/C@PEI电池（412.0mAh/g）。因此，通过亚胺键的生成制备的粘结剂PEI-GA-DPA具有更优异的粘结力，能显著提升Si/C电极的循环性能。