鋰離子電池因其高比容量、低自放電和無記憶效應而受到廣泛關注。對于商用電池，充放電性能主要由陰極的理論容量、電子導電性、離子導電性和結構穩定性決定。聚合物粘結劑作為陰極組分是絕緣的，但可以通過其內聚提供連續的傳輸網絡，從而對陰極的導電性和結構穩定性起決定作用。聚偏氟乙烯(PVDF)聚合物是一種常用的陰極粘合劑，與其他線性聚合物相比，具有優越的電池性能。
電極內部的電導率和離子電導率對鋰離子電池的性能起著決定性的作用。然而，傳統的連接活性材料導電網絡的聚合物粘結劑，如PVDF在電解液浸泡后往往會失去原有的結構和功能，這會使導電網絡崩潰，從而影響鋰離子電池的充放電容量和循環穩定性。
為此，本文設計了聚酰胺胺(PAMAM)誘導的三維交聯聚合物，并將其作為鋰離子電池陰極的粘結劑。與傳統的線性聚偏氟乙烯(PVDF)粘結劑相比，3D粘結劑表現出更好的粘結能力和電解質親和力，使電極材料之間的接觸更加緊密，從而為LiFePO4陰極帶來了優異的電子電導率和離子電導率。由于PAMAM中豐富的胺基和空腔，使其具有良好的電解質親和力，從而降低了電池的界面阻抗。因此，實現了更小的極化和更好的c-倍率能力(140 mAh g-1 / 2C放電)。
此外，粘合劑中構建的交聯網絡通過更強的自身強度和與襯底的附著力(平均7.69 N)，為電極提供了光滑穩定的表面形態，最終提高了循環性能(250次循環后保持98%)。顯然，這種三維交聯聚合物為下一代新一代粘合劑的設計提供新的思路和解決方案，將為大功率鋰離子電池的開發帶來新的突破。
文獻來源：Yuqin Hu, Cheng Wang, Guobin Zhu, Jing Xu, Luoxin Wang, Hua Wang, Chunzu Cheng. J. Electrochem. Soc. 2023, 170, 030547.
