Adv. Energy Mater. 神奇的“有机玻璃”，锂离子电池中显身手

前言：

在混合动力汽车，电动汽车及可移动电源的大规模电化学储能需求的驱动下，具有高能量密度，超长循环性能，低成本和低环境污染的二次锂离子电池已经成为一个强化的研究热点。虽然在过去的几十年里，无机材料电极研究从学术和应用上均取得了重大的进展，然而，传统无机材料的大规模制备和使用带来越来越多的资源和环境问题。为了解决这类问题，对新型无机材料以及锂硫，锂空清洁能源体系研究的同时，有机电极材料的研究在过去的几十年也从未停止。有机电极材料具有无机电极材料所不易具备的潜在的低成本，可持续性，结构多样性，环境友好性，柔性以及良好的加工型能等特点。

苏州大学的张力、郑洪河及南京大学的周豪慎（共同通讯作者）等人通过一种新概念的储锂机理，展示了一种性能稳定的，能够用于二次锂离子电池的高性能电极或粘结剂的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料。这种材料在C/25的倍率下，具有343 mAh g⁻¹的可逆容量，达到其理论值的95%。此外，在1 C的倍率下，容量保持率高达82.6%，0.2 C倍率下，150个循化之后，可逆容量的保持率高达73.5%.。

图文导读：

示意图1. a）商品化PMMA颗粒的数码照片，插图为旋涂到圆铜箔上的PMMA薄膜。b） PMMA/Li半电池的工作原理示意图。c）PMMA薄膜阳极的结构和认为的储锂机理。

图1. a,b）纯铜和铜/PMMA叠层的光学照片。C）铜/PMMA叠层的扫描电镜照片和d）碳及e）氧元素分布的EDX数据图。f，g）铜/PMMA电极150循环之后不同放大倍数的扫描电镜图。h，i）铜/PMMA电极150次循环之前和之后的扫描电镜截面图。

图2. a）PMMA薄膜电极在50 μV s^–1 扫速的CV图。b）铜/PMMA电极在C/25倍率下电势相对锂电位范围为0.01–2 V时的前三次放充电剖面图。c）铜/PMMA电极在0.2 C及0.2 C，150循环下的可逆充电容量和库伦效率。d）铜\PMMA电极在不同放电充电倍率下的倍率容量。e,f）初始PMMA\Li半电池及不同放电深度和剩余电量的半电池的奈奎斯特图。

图3. a,b）从电池上拆下的不同放电深度和剩余电量的PMMA电极及对应的XRD谱图。c）不同放电深度和剩余电量的PMMA电极及对应的d）红外和e）拉曼谱图。

展望

作为一种日常的热塑性高分子材料，PMMA在电池测试过程中表现了稳定和高容量的储锂能力，同时也能作为高性能粘结剂强化以传统的石墨材料为电极的电化学性能，在柔性电池，薄膜电池和全固态电池中都显示了巨大的应用前景。

文献链接：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）

本文由材料人编辑部新能源学术组东海木子李供稿，点这里加入材料人的大家庭。参与新能源话题讨论请加入“材料人新能源材料交流群 422065952”， 欢迎关注微信公众号，微信搜索“新能源前线”或扫码关注。