Enhanced capacity and thermal safety of lithium-ion battery graphite anodes with conductive binder

石墨 导电体 阳极 电池(电) 锂(药物) 材料科学 锂离子电池 锂电池 离子 热的 复合材料 化学工程 化学 电极 工程类 有机化学 物理 离子键合 功率(物理) 热力学 物理化学 医学 内分泌学
作者
Daniel Gribble,Evan McCulfor,Zheng Li,Mihit H. Parekh,Vilas G. Pol
出处
期刊:Journal of Power Sources [Elsevier]
卷期号:553: 232204-232204 被引量:14
标识
DOI:10.1016/j.jpowsour.2022.232204
摘要

Thermal safety is critical for marketable batteries. Numerous safety incidents from graphite anode instability impede lithium-ion battery (LIB) use for large-scale energy storage. Herein, we compare thermal safety and electrochemical performance of graphite anodes with commercial conducting polymer poly (3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS) and standard polyvinylidene fluoride (PVDF) binders. Thermal analyses with differential scanning calorimetry (DSC) elucidates thermal runaway mechanisms. Reduced wettability of the PEDOT:PSS binder and lower specific surface area of the graphite anode composite contributes to less heat generation from solid electrolyte interphase (SEI) decomposition as compared to PVDF between 100 and 150ۥ°C, particularly when carbon black (CB) additive is excluded, evolving 143, 37.5, and 102 J g −1 for PVDF/CB, PEDOT:PSS, and PEDOT:PSS/CB composite binders, respectively. Additionally, conducting binders provide enhanced stability against Li X C 6 , generating less than 16% of the 728 J g −1 from the PVDF/CB graphite anode. In full-cell thermal safety studies with LiCoO 2 (LCO) cathode using multimode calorimetry (MMC), this reduces heat generation at temperatures (<140 °C) where thermal runaway may still be circumvented. Electrochemical performance is not sacrificed as PEDOT:PSS/CB provides improved capacity (400 vs. 360 mAh g −1 after 100 cycles at C/5) and kinetics (260 and 189 mAh g −1 at 1C) over PVDF/CB. • Conducting PEDOT:PSS binder enhances capacity and thermal safety over PVDF. • PEDOT:PSS with low wettability effectively coats graphite particles. • PEDOT:PSS layer protects reactive anode from electrolyte contact at elevated temperatures. • SEI heat generation is linked to anode surface area. • Removing high surface area carbon black can significantly enhance safety.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
1秒前
sunny发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
Leo完成签到 ,获得积分10
4秒前
嘻嘻完成签到,获得积分20
4秒前
4秒前
5秒前
春景当思完成签到 ,获得积分10
6秒前
moxisi应助自由山槐采纳,获得30
6秒前
郭元强完成签到,获得积分10
6秒前
现代的擎苍完成签到,获得积分10
6秒前
张桐林发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
wenqin发布了新的文献求助30
8秒前
星回的颖完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
大气的寇发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
C2750发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
13秒前
Cat应助辛子采纳,获得10
15秒前
15秒前
15秒前
zst完成签到 ,获得积分10
15秒前
研友_VZG7GZ应助易槐采纳,获得10
16秒前
16秒前
54123完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
张桐林完成签到,获得积分10
17秒前
华仔应助自由山槐采纳,获得30
17秒前
在水一方应助79采纳,获得10
18秒前
Ray关注了科研通微信公众号
18秒前
20秒前
全一斩完成签到,获得积分10
20秒前
大气的寇完成签到,获得积分10
21秒前
小蘑菇应助weidongzhu采纳,获得10
21秒前
22秒前
FHLC完成签到,获得积分20
23秒前
高分求助中
LNG地下式貯槽指針(JGA指-107-19)(Recommended practice for LNG inground storage) 1000
rhetoric, logic and argumentation: a guide to student writers 1000
QMS18Ed2 | process management. 2nd ed 1000
Eric Dunning and the Sociology of Sport 850
Operative Techniques in Pediatric Orthopaedic Surgery 510
Generalized Linear Mixed Models 第二版 500
人工地层冻结稳态温度场边界分离方法及新解答 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 免疫学 细胞生物学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2920798
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2563065
关于积分的说明 6932824
捐赠科研通 2220944
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1180625
版权声明 588751
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 577598