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圖1 TAC-MMT的設(shè)計原則及工作機制

  在這項研究中，設(shè)計了一種由三醋酸纖維素和天然蒙脫土交聯(lián)組成的通用三醋酸纖維素基粘結(jié)劑（TAC-MMT），以促進鈉離子的快速傳輸途徑并建立強大的氫鍵網(wǎng)絡(luò)。這種創(chuàng)新的TAC-MMT粘結(jié)劑具有獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，通過自富集和快速傳輸機制實現(xiàn)了高離子電導(dǎo)率，而其優(yōu)異的結(jié)合強度歸因于三醋酸纖維素中的質(zhì)子受體（C=O）和蒙脫土中的質(zhì)子供體（-OH）之間的氫鍵交聯(lián)。更重要的是，TAC-MMT出色的溶解性和成膜性能有助于穩(wěn)定的電極保護和與高壓鈉離子電池陰極的廣泛兼容性。得益于這些優(yōu)勢，采用TAC-MMT粘結(jié)劑的Na₃V₂(PO₄)₂O₂F電極表現(xiàn)出卓越的性能，包括在5C下500次循環(huán)的高容量保持率為95.2%，以及高達15C的快速速率響應(yīng)。TAC-MMT粘結(jié)劑的多功能性在高壓NaNi_1/3Fe_1/3Mn_1/3O₂和Na_0.61[Mn_2.7Fe_0.34Ti_0.39]O₂陰極上得到了進一步證實。本研究強調(diào)了生物質(zhì)基粘結(jié)劑作為推進高性能鈉離子電池的可持續(xù)和有效解決方案的潛力。

圖2 TAC-MMT的電化學(xué)性能評估

圖3 TAC-MMT的動力學(xué)評估

圖4 TAC-MMT的電極完整性評估

圖5 電極界面性能評估

圖6 電極穩(wěn)定性評估

  相關(guān)研究成果以“Designing Cellulose Triacetate-Based Universal Binder for High-Voltage Sodium-Ion Battery Cathodes with Enhanced Ionic Conductivity and Binding Strength”為題發(fā)表在Advanced Materials(2025, 10.1002/adma.202501531)期刊上。文章的第一作者是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士研究生張宇楨。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳立鋒教授為論文通訊作者。感謝國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)家（海外）資助項目（GG2090007003）、國家自然科學(xué)基金（U2230101）、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金（WK2490000002）和中國科大啟動經(jīng)費資助。

  原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202501531