图1 TAC-MMT的设计原则及工作机制
在这项研究中,设计了一种由三醋酸纤维素和天然蒙脱土交联组成的通用三醋酸纤维素基粘结剂(TAC-MMT),以促进钠离子的快速传输途径并建立强大的氢键网络。这种创新的TAC-MMT粘结剂具有独特的化学结构,通过自富集和快速传输机制实现了高离子电导率,而其优异的结合强度归因于三醋酸纤维素中的质子受体(C=O)和蒙脱土中的质子供体(-OH)之间的氢键交联。更重要的是,TAC-MMT出色的溶解性和成膜性能有助于稳定的电极保护和与高压钠离子电池阴极的广泛兼容性。得益于这些优势,采用TAC-MMT粘结剂的Na3V2(PO4)2O2F电极表现出卓越的性能,包括在5C下500次循环的高容量保持率为95.2%,以及高达15C的快速速率响应。TAC-MMT粘结剂的多功能性在高压NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2和Na0.61[Mn2.7Fe0.34Ti0.39]O2阴极上得到了进一步证实。本研究强调了生物质基粘结剂作为推进高性能钠离子电池的可持续和有效解决方案的潜力。
图2 TAC-MMT的电化学性能评估
图3 TAC-MMT的动力学评估
图4 TAC-MMT的电极完整性评估
图5 电极界面性能评估
图6 电极稳定性评估
相关研究成果以“Designing Cellulose Triacetate-Based Universal Binder for High-Voltage Sodium-Ion Battery Cathodes with Enhanced Ionic Conductivity and Binding Strength”为题发表在Advanced Materials(2025, 10.1002/adma.202501531)期刊上。文章的第一作者是中国科学技术大学硕士研究生张宇桢。中国科学技术大学陈立锋教授为论文通讯作者。感谢国家自然科学基金优秀青年科学家(海外)资助项目(GG2090007003)、国家自然科学基金(U2230101)、中央高校基本科研业务费专项资金(WK2490000002)和中国科大启动经费资助。
原文链接:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202501531