Adv. Energy Mater. 神奇的“有機玻璃”，鋰離子電池中顯身手

前言：

在混合動力汽車，電動汽車及可移動電源的大規模電化學儲能需求的驅動下，具有高能量密度，超長循環性能，低成本和低環境污染的二次鋰離子電池已經成為一個強化的研究熱點。雖然在過去的幾十年里，無機材料電極研究從學術和應用上均取得了重大的進展，然而，傳統無機材料的大規模制備和使用帶來越來越多的資源和環境問題。為了解決這類問題，對新型無機材料以及鋰硫，鋰空清潔能源體系研究的同時，有機電極材料的研究在過去的幾十年也從未停止。有機電極材料具有無機電極材料所不易具備的潛在的低成本，可持續性，結構多樣性，環境友好性，柔性以及良好的加工型能等特點。

蘇州大學的張力、鄭洪河及南京大學的周豪慎（共同通訊作者）等人通過一種新概念的儲鋰機理，展示了一種性能穩定的，能夠用于二次鋰離子電池的高性能電極或粘結劑的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料。這種材料在C/25的倍率下，具有343 mAh g^?1的可逆容量，達到其理論值的95%。此外，在1 C的倍率下，容量保持率高達82.6%，0.2 C倍率下，150個循化之后，可逆容量的保持率高達73.5%.。

圖文導讀：

示意圖1. a）商品化PMMA顆粒的數碼照片，插圖為旋涂到圓銅箔上的PMMA薄膜。b） PMMA/Li半電池的工作原理示意圖。c）PMMA薄膜陽極的結構和認為的儲鋰機理。

圖1.?a,b）純銅和銅/PMMA疊層的光學照片。C）銅/PMMA疊層的掃描電鏡照片和d）碳及e）氧元素分布的EDX數據圖。f，g）銅/PMMA電極150循環之后不同放大倍數的掃描電鏡圖。h，i）銅/PMMA電極150次循環之前和之后的掃描電鏡截面圖。

圖2.?a）PMMA薄膜電極在50 μV s^–1 掃速的CV圖。b）銅/PMMA電極在C/25倍率下電勢相對鋰電位范圍為0.01–2 V時的前三次放充電剖面圖。c）銅/PMMA電極在0.2 C及0.2 C，150循環下的可逆充電容量和庫倫效率。d）銅\PMMA電極在不同放電充電倍率下的倍率容量。e,f）初始PMMA\Li半電池及不同放電深度和剩余電量的半電池的奈奎斯特圖。

圖3.?a,b）從電池上拆下的不同放電深度和剩余電量的PMMA電極及對應的XRD譜圖。c）不同放電深度和剩余電量的PMMA電極及對應的d）紅外和e）拉曼譜圖。

展望

作為一種日常的熱塑性高分子材料，PMMA在電池測試過程中表現了穩定和高容量的儲鋰能力，同時也能作為高性能粘結劑強化以傳統的石墨材料為電極的電化學性能，在柔性電池，薄膜電池和全固態電池中都顯示了巨大的應用前景。

文獻鏈接：Reversible Lithium-Ion Uptake in Poly(methylmethacrylate)Thin-Film via Lithiation/Delithiation at In Situ Formed?Intramolecular Cyclopentanedione（Adv. Energy Mater., 2016, DOI: 10.1002/adma.201505304）

本文由材料人編輯部新能源學術組東海木子李供稿，點這里加入材料人的大家庭。參與新能源話題討論請加入“材料人新能源材料交流群 422065952”， 歡迎關注微信公眾號，微信搜索“新能源前線”或掃碼關注。