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石墨-硅復合材料（GSC）負極材料具有高比容量和優(yōu)異的導電性，在高性能鋰離子電池（LIB）方面具有誘人的前景。然而，GSC的商業(yè)化受到其循環(huán)性差和安全問題的阻礙。

深圳大學楊金龍等成功地設計了一種交聯(lián)聚合物粘結劑，以改善LIB的電化學性能和防火性能。

圖1. 交聯(lián)聚合物的合成與表征

具體而言，作者設計了一種與聚磷酸銨（APP）和聚丙烯酸（PAA）交聯(lián)的耐火聚合物粘結劑，以改善GSC負極的電化學性能并提高其安全性。交聯(lián)聚合物不僅可形成3D網(wǎng)絡結構以增強復合電極的力學性能，而且均勻覆蓋電極表面，有效減少了電極與電解液之間的副反應，從而提高其倍率容量和循環(huán)穩(wěn)定性。此外，APP通過熱過程分解產(chǎn)生不易燃物質，阻斷熱失控傳播路徑，從而達到滅火效果。

圖2. 具有APP-PAA粘結劑的GSC負極的電化學性能

因此，采用10wt%的APP交聯(lián)的GSC/PAA負極（GSC/10APP-PAA）在0.5C時可提供315 mAh g^-1的高容量，并可穩(wěn)定地運行1000次循環(huán)，容量衰減低至每圈0.03%。更重要的是，GSC/10APP-PAA負極的峰值熱釋放率和總熱釋放值分別從0.35 J s^-1和1.6 J g^-1明顯降低，從而縮短了自熄滅時間，這證明交聯(lián)聚合物在鋰離子電池的熱失控過程中起到了防火作用。

圖3. 基于不同GSC負極的阻燃行為和全電池性能

Flame-Retardant Crosslinked Polymer Stabilizes Graphite–Silicon Composite Anode for Self-Extinguishing Lithium-Ion Batteries. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202202779

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深大楊金龍AEM：阻燃聚合物粘結劑，實現(xiàn)自熄性安全鋰離子電池！

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