In‐situ Construction of Self‐Healing Polyelectrolyte/Polyzwitterion Coacervate Framework for High‐Performance Silicon Anodes

凝聚 聚电解质 聚丙烯酸 材料科学 丙烯酸 电解质 阳极 纳米技术 化学工程 化学 复合材料 工程类 电极 聚合物 光电子学 物理化学 单体
作者
Yingchuan Zhang,Yongkang Han,Yike Lei,Jie Ni,Weidong Zhou,Qiangfeng Xiao
出处
期刊:Batteries & supercaps [Wiley]
卷期号:7 (8) 被引量:1
标识
DOI:10.1002/batt.202400030
摘要

Abstract Silicon is considered as a promising candidate for anode materials due to its ultrahigh theoretical capacity and natural abundance. However, the commercialization is severely hampered by the large strain and short cycle life. Herein, we have synthesized a reversible polyelectrolyte/polyzwitterion coacervate framework to achieve high‐performance silicon anodes with high initial Coulombic efficiency (ICE) and stable cyclability. Such coacervate framework is formed via in‐situ free radical polymerization of zwitterionic 2‐methacryloyloxy ethyl phosphorylcholine (MPC) with polyacrylic acid (pAA) during heating the slurry. The resulting pAA/pMPC coacervate framework presents excellent adhesion, thermal stability, and negligible swelling in the electrolyte. Comparing with pAA, pAA/pMPC 0.1 coacervate framework binder exhibits superior performance during charge/discharge. The ICE is improved from 84.41 %, to 87.61 %. After 250 cycles, the specific capacity of pAA/pMPC 0.1 silicon anode is 1678 mAh g −1 with a retention of 78 % while the pAA silicon anode completely failed after less than 200 cycles. Such improvement is ascribed to the structural integrity of the electrode endowed by the self‐healing ability of pAA/pMPC coacervate framework. This work not only offers a feasible method to in‐situ construct coacervate framework with self‐healing capability to achieve high‐performance silicon anodes but also a compatible electrode preparation process for other high‐capacity materials.
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