羧甲基纤维素粘结剂在硬碳电极中的力学效应
化学物理
2024-03-19 v1
摘要
钠离子电池中的电极在生产和使用过程中承受机械应力，这可能损坏这些脆性涂层，导致性能低下和过早失效。粘结剂材料为电极复合材料提供弹性以抵抗断裂，但评估粘结剂的有效性因这些薄膜的基底依赖性而变得复杂，而传统的电池测试又受到多种电化学变量的困扰。本工作引入了一种实用的低成本压痕测试方法，以确定含有标准羧甲基纤维素粘结剂的硬碳电极的弹性。使用所提出的方法，测得硬碳电极的相对弹性模量分别为0.079 GPa（1%粘结剂）、0.088 GPa（2%粘结剂）、0.105 GPa（3%粘结剂）和0.113 GPa（4%粘结剂），并使用薄膜挠度的计算模型进行了验证，以预测应力下的机械变形。还通过阻抗谱和钠半电池的恒电流循环展示了其对硬碳负极电化学性能的影响，结果显示，含有4%粘结剂的负极比含有1%粘结剂的负极容量保持率高8-9%。这些发现表明，硬碳电极中的粘结剂含量应根据循环寿命和电池制造过程中薄膜柔韧性的要求来选择。
引用
@article{arxiv.2403.11668,
title = {Mechanical effects of carboxymethylcellulose binder in hard carbon electrodes},
author = {Anne Sawhney and Emmanuel Shittu and Ben Morgan and Elizabeth Sackett and Jenny Baker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.11668},
year = {2024}
}
备注
20 pages, 9 figures