Rationales Design eines trifunktionalen Binders für harte Kohlenstoffanoden mit hoher anfänglicher Coulomb-effizienz und überlegenen Ratefähigkeiten für Natrium-Ionen-Batterien

Zusammenfassung Harte Kohlenstoffe (HC) haben sich als vielversprechendes Anodenmaterial für Natrium-Ionen-Batterien (SIBs) herausgestellt, während sie unter geringer anfänglicher Coulomb-Effizienz (ICE) und schlechter Ratefähigkeit leiden. Binder, die mit hohem Elektronen-/Ionen-Transport und starker mechanischer Integrität ausgestattet sind, sollen die praktische Anwendung von HC-Anoden fördern, was durch das funktionale Design kommerziell erhältlicher Binder nicht erreicht werden kann. Hier wurde ein trifunktionaler Binder aus Natriumalginat (SA)/Polyethylenglykol (PEO) mit massiven hydrophilen funktionalen Gruppen und reichlich Na + durch eine machbare Esterifizierungsreaktion synthetisiert. Der Binder bildet einen Passivierungsfilm auf aus Glukose abgeleitetem Kohlenstoff (GC), um die Zersetzung des Elektrolyten zu unterdrücken und eine stärkere Haftkraft zu bieten. Darüber hinaus wird die langsame Na + -Leitung durch ausreichende ionische Transferkanäle, die von PEO bereitgestellt werden, verbessert. Bemerkenswerterweise werden die Effekte der Na + -Kompensation und des interfacialen ionischen Transports des Na + -haltigen Binders für HC-Anoden aufgezeigt. Daher liefert der SA/PEO-Binder für die GC-Anode eine hohe ICE von bis zu 87 % und eine hohe Kapazität von 270 mA h g −1 bei 0,1 A g −1 , was jeweils 10 % und 80 mA h g −1 über dem von Poly(vinylidenfluorid) Binder liegt. Dieser SA/PEO-Binder kann auch auf kohlenstoffbasierten und polymerbasierten Kohlenstoffanoden angewendet werden und zeigt universelle Anwendbarkeit.