​孙洁/向黔新/周朝毅AFM：聚丙烯酸-羧甲基纤维素交联二元粘结剂提升磷负极性能

磷是一种很有前途的负极材料，具有高容量（2596 mAh g⁻¹和6075–6924 mAh cm⁻³）、低锂离子扩散势垒（0.08 eV）和适宜的锂化电势（≈0.7 V vs Li⁺/Li）。然而，体积膨胀大（≈300%）、电子电导率低（10⁻¹⁴–10² S cm⁻¹）和可溶性中间体（多磷化锂，LixpPs）等问题限制了其性能。

图1. PAA/CMC粘结剂的结构及表征

天津大学孙洁、贵州振华新材料有限公司向黔新、周朝毅等设计了一种坚固的交联二元聚合物粘结剂PAA/CMC，以提高磷负极的性能。

其优势如下：首先，磷和粘结剂之间稳定的化学键和强大的3D交联网络增强了电极的机械强度。其次，良好的亲和力使粘结剂均匀覆盖活性材料，可防止磷与电解液的直接接触，从而减少了它们之间的副反应。第三，PAA/CMC和Li₃P之间没有发生副反应。最后，P/CNT-PAA/CMC表现出优异的电化学动力学。

图2. 循环稳定性研究

因此，P/CNT-PAA/CMC具有优异的循环性能，具有1502.5 mAh g⁻¹（在260 mA g⁻¹下循环100次后）和1230.2 mAh g^–1（在1300 mA g⁻²下循环200次后）的高比容量。

此外，在260 mA g⁻¹下循环50次后，P/CNTPAA/CMC的体积膨胀率仅为6%，低于文献中用于锂离子电池的其它磷基负极。总之，这项工作为磷基负极提供了一种刚性、简单、低成本和环保的粘结剂。

图3. 倍率性能研究

Cross-Linked Binary Polymeric Binder of Polyacrylic Acid–Carboxymethyl Cellulose for Improving Phosphorus Anode. Advanced Functional Materials 2023. DOI: 10.1002/adfm.202308325