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실리콘은 극히 높은 이론적 용량 덕분에 리튬 이온 배터리에서 고용량 음극 재료로 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 그러나, 충전/방전 과정 중 큰 부피 변화로 인해 실리콘 음극은 용량 감소가 빠르게 진행되어 실제 응용에 심각한 장애가 되고 있습니다. 여기서, 수용성 폴리(아크릴산)(PAA)와 폴리비닐알코올(PVA) 전구체의 현장 교차 결합을 통해 고성능 실리콘 음극을 위한 상호 침투 젤 폴리머 바인더가 생성됩니다. 변형 가능한 폴리머 네트워크와 실리콘 입자에 대한 강한 접착력을 가진 이 젤 폴리머 바인더는 리튬화/탈리튬화 과정 중 실리콘 음극의 큰 부피 변화를 효과적으로 수용할 수 있어, 높은 전류 밀도에서도 우수한 사이클 안정성과 높은 쿨롱 효율을 달성합니다. 또한, 높은 질량 로딩의 젤 PAA-PVA 폴리머 바인더를 사용하는 실리콘 음극에서 약 4.3 mAh/cm²의 높은 면적 용량이 달성됩니다. 수용성 젤 폴리머 바인더 사용의 간편함을 고려할 때, 이 새로운 바인더는 차세대 리튬 이온 배터리의 고용량 실리콘 음극뿐만 아니라 사이클링 중 큰 부피 변화를 겪는 다른 전극 재료에도 사용될 가능성이 크다고 믿어집니다.
Song et al. (Sat,)은 이 질문을 연구했습니다.