矿　冶　工　程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ 第 ３６卷第 ２期 ２０１６年 ０４月 Ｖｏｌ．３６ №２ Ａｐｒｉｌ ２０１６ 锂离子电池硅碳负极用壳聚糖粘结剂的性能研究 ① 徐丹琼，郭华军，周　玉，唐唯佳，周　融，张睿奇 （中南大学冶金与环境学院，湖南长沙 ４１００８３） 摘　要：研究了壳聚糖（ＣＳ）粘结剂在锂离子电池硅碳负极中的性能。通过 ＸＲＤ、红外光谱和 ＳＥＭ表征粘结剂和电极的结构与形 貌，测试了粘结剂的剥离强度，通过电化学性能和电极动力学比较了壳聚糖与聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）作为粘结剂对硅碳复合材料电化 学性能的影响。结果表明：ＣＳ粘结剂和 ＰＶＤＦ粘结剂极片剥离强度分别为 １０．５和 ７．６ Ｎ／ ｍ，水溶性高分子 ＣＳ粘结力更强 ；ＣＳ、 ＰＶＤＦ作为硅碳负极粘结剂首次可逆比容量分别为 ５７２．４和 ５６８．３ ｍＡｈ／ ｇ，首次库伦效率分别为 ７８．４％和 ７９．５％，５０次循环后容量保 持率分别为 ７２．３％和 ６５．８％。与 ＰＶＤＦ相比，ＣＳ更适合应用于锂离子电池硅碳负极材料中。 关键词：锂离子电池；负极材料；硅碳负极；粘结剂；壳聚糖；电化学性能 中图分类号： ＴＭ９１２ 文献标识码： Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１６．０２．０２９ 文章编号： ０２５３－６０９９（２０１６）０２－０１０８－０４ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｃｈｉｔｏｓａｎ ａｓ ｔｈｅ Ｂｉｎｄｅｒ ｆｏｒ Ｓｉ／ Ｃ Ａｎｏｄｅ ｏｆ Ｌｉ?ｉｏｎ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ ＸＵ Ｄａｎ?ｑｉｏｎｇ， ＧＵＯ Ｈｕａ?ｊｕｎ， ＺＨＯＵ Ｙｕ， ＴＡＮＧ Ｗｅｉ?ｊｉａ， ＺＨＯＵ Ｒｏｎｇ， ＺＨＡＮＧ Ｒｕｉ?ｑｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８３， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｗｉｔｈ Ｃｈｉｔｏｓａｎ（ＣＳ） ａｓ ｔｈｅ ｂｉｎｄｅｒ ｆｏｒ Ｓｉ／ Ｃ ａｎｏｄｅ ｏｆ ｌｉｔｈｉｕｍ?ｉｏｎ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ， Ｘ?ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｏｍｅｔｒｙ （ＸＲＤ）， Ｆｏｕｒｉｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒａ （ＦＩ?ＩＲ） ａｎｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ （ＳＥＭ） ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｎｄｅｒ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ， ａｎｄ ｐｅｅｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｎｄｅｒ ｗａｓ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔｓ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃｈｉｔｏｓａｎ ａｓ ｂｉｎｄｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｓｉ／ Ｃ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｉｎ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｐｏｌｙ （ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ） （ＰＶＤＦ） ｂｉｎｄｅｒ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｋｉｎｅｔｉｃｓ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ｐｅｅｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ＣＳ ａｎｄ ＰＶＤＦ ｗｅｒｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ １０．５ ａｎｄ ７．６ Ｎ ／ ｍ， ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｕｓｉｎｇ ＣＳ ａｎｄ ＰＶＤＦ ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ ａｓ ｔｈｅ ｂｉｎｄｅｒ ｈａｄ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｃａｐａｃｉｔｙ