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Finely-Tuned Polar-Nonpolar Synergistic Binder Enables Ultra-Thin Sulfide Solid Electrolyte Membrane for All-Solid-State Batteries
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2024-09-13 , DOI: 10.1002/adfm.202409403 Rui Li 1, 2 , Ning Chen 1 , Shengnan Liu 1 , Yuqiong Mao 3 , Zhiqiang Liao 1 , Kai Qiu 1 , Pengbo Wang 1 , Tingshu Zhang 1 , Shuai Hao 1 , Gaolong Zhu 1 , Chunli Guo 2 , Xiang Liu 4 , Dongsheng Ren 3 , Languang Lu 3 , Minggao Ouyang 3
Advanced Functional Materials ( IF 18.5 ) Pub Date : 2024-09-13 , DOI: 10.1002/adfm.202409403 Rui Li 1, 2 , Ning Chen 1 , Shengnan Liu 1 , Yuqiong Mao 3 , Zhiqiang Liao 1 , Kai Qiu 1 , Pengbo Wang 1 , Tingshu Zhang 1 , Shuai Hao 1 , Gaolong Zhu 1 , Chunli Guo 2 , Xiang Liu 4 , Dongsheng Ren 3 , Languang Lu 3 , Minggao Ouyang 3
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The solid electrolyte (SE) membrane plays a crucial role in sulfide-based all-solid-state batteries (ASSBs). However, the challenge of finding appropriate polymer binders with excellent (electro-)chemical compatibility and adhesive properties, remains a significant obstacle for wet slurry processing of sulfide SE membranes. Herein, a novel “polar-nonpolar synergistic” finely-tuned strategy is employed to design an ethylene-methyl acrylate (EMA) copolymer binder to facilitate wet-slurry-based fabrication of sulfide SE membranes. Significantly, by adjusting the ratio of polar and nonpolar groups, this methodology enables the binder to dissolve effectively in a toluene-based slurry and also ensures good adhesion between the EMA binder and SE particles. The SE membrane prepared with EMA binder exhibits an ultra-thin thickness (36 µm), flexibility, and excellent ionic conductivity (1.43 mS cm−1). The ASSB assembled with the SE membrane shows an excellent capacity retention rate of 92.9% after 120 cycles at 0.5 C. This work on the “polar-nonpolar synergistic” finely-tuned effect of binder provides insight for manufacturing high-quality sulfide SE membranes.
中文翻译：
精细调整的极性-非极性协同粘合剂为全固态电池实现超薄硫化物固体电解质膜
固体电解质 （SE） 膜在硫化物基全固态电池 （ASSB） 中起着至关重要的作用。然而，寻找具有优异（电）化学相容性和粘合性能的合适聚合物粘合剂的挑战，仍然是硫化物 SE 膜湿浆加工的重大障碍。在此，采用一种新的“极性-非极性协同”微调策略来设计乙烯-丙烯酸甲酯 （EMA） 共聚物粘合剂，以促进基于湿浆的硫化物 SE 膜的制造。值得注意的是，通过调整极性和非极性基团的比例，该方法使粘合剂能够有效地溶解在甲苯基浆料中，并确保 EMA 粘合剂和 SE 颗粒之间的良好粘附力。用 EMA 粘合剂制备的 SE 膜具有超薄厚度 （36 μm）、柔韧性和优异的离子电导率 （1.43 mS cm-1）。与 SE 膜组装的 ASSB 在 0.5 C 下循环 120 次后显示出 92.9% 的出色容量保留率。这项关于粘合剂的“极性-非极性协同”微调效应的工作为制造高质量的硫化物 SE 膜提供了见解。
更新日期：2024-09-13
中文翻译：
精细调整的极性-非极性协同粘合剂为全固态电池实现超薄硫化物固体电解质膜
固体电解质 （SE） 膜在硫化物基全固态电池 （ASSB） 中起着至关重要的作用。然而，寻找具有优异（电）化学相容性和粘合性能的合适聚合物粘合剂的挑战，仍然是硫化物 SE 膜湿浆加工的重大障碍。在此，采用一种新的“极性-非极性协同”微调策略来设计乙烯-丙烯酸甲酯 （EMA） 共聚物粘合剂，以促进基于湿浆的硫化物 SE 膜的制造。值得注意的是，通过调整极性和非极性基团的比例，该方法使粘合剂能够有效地溶解在甲苯基浆料中，并确保 EMA 粘合剂和 SE 颗粒之间的良好粘附力。用 EMA 粘合剂制备的 SE 膜具有超薄厚度 （36 μm）、柔韧性和优异的离子电导率 （1.43 mS cm-1）。与 SE 膜组装的 ASSB 在 0.5 C 下循环 120 次后显示出 92.9% 的出色容量保留率。这项关于粘合剂的“极性-非极性协同”微调效应的工作为制造高质量的硫化物 SE 膜提供了见解。
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