कठोर कार्बन एनोड्स के लिए उच्च प्रारंभिक कूलंबिक दक्षता और सोडियम-आयन बैटरियों के लिए उत्कृष्ट दर क्षमता दिखाने वाले त्रिफंक्शनल बाइंडर का तार्किक डिज़ाइन

अबस्ट्रैक्ट कठोर कार्बन (HC) सोडियम-आयन बैटरियों (SIBs) के लिए एक आशाजनक एनोड सामग्री के रूप में उभरा है, जबकि इसमें प्रारंभिक कूलंबिक दक्षता (ICE) कम और दर क्षमता Poor है। उच्च इलेक्ट्रॉन/आयन परिवहन और मजबूत यांत्रिक अखंडता के साथ बाइंडर्स की अपेक्षा की जाती है कि वे HC एनोड्स के व्यावहारिक अनुप्रयोग को बढ़ावा देंगे, जिसे व्यावसायिक रूप से उपलब्ध बाइंडर्स के कार्यात्मक डिज़ाइन के माध्यम से प्राप्त नहीं किया जा सकता है। यहाँ, एक त्रिफंक्शनल सोडियम ऐल्जिनेट (SA)/पॉलीथीलेन ऑक्साइड (PEO) बाइंडर को बड़े हाइड्रोफिलिक कार्यात्मक समूहों और प्रचुर Na + के साथ एक व्यावसायिक एस्टरिफिकेशन प्रतिक्रिया के माध्यम से संश्लेषित किया गया है। बाइंडर ग्लूकोज-व्युत्पन्न कार्बन (GC) पर एक पैसिवेशन फिल्म बनाता है जो इलेक्ट्रोलाइट विघटन को रोकता है और मजबूत आसंजन ताकत प्रदान करता है। इसके अलावा, धीमी Na + चालकता को PEO द्वारा प्रदान किए गए पर्याप्त आयन स्थानांतरण चैनलों के माध्यम से सुधारित किया गया है। विशेष रूप से, HC एनोड्स के लिए Na +-रहित बाइंडर के Na + मुआवजे और इंटरफेसियल आयनिक परिवहन के प्रभाव प्रकट होते हैं। इसलिए, GC एनोड के लिए SA/PEO बाइंडर 87% तक उच्च ICE और 0.1 A g −1 पर 270 mA h g −1 की उच्च क्षमता प्रदान करता है, जो क्रमशः पॉली(विनाइलिडीन फ्लोराइड) बाइंडर के मुकाबले 10% और 80 mA h g −1 अधिक है। महत्वपूर्ण रूप से, इस SA/PEO बाइंडर को कोयला-आधारित और पॉलिमर-आधारित कार्बन एनोड्स पर भी लागू किया जा सकता है, जो सार्वभौमिक लागूता प्रदर्शित करता है।