나트륨 이온 배터리를 위한 높은 초기 쿨롱 효율성과 우수한 전송 능력을 보이는 경硬 탄소 양극용 삼기능 바인더의 합리적 설계

초록 경硬 탄소(HC)는 나트륨 이온 배터리(SIBs)를 위한 유망한 양극 재료로 부상했지만, 낮은 초기 쿨롱 효율성(ICE)과 열악한 전송 능력으로 어려움을 겪고 있다. 높은 전자/이온 전송 및 강한 기계적 무결성을 가진 바인더는 상업적으로 사용 가능한 바인더의 기능적 설계를 통해 실현할 수 없는 HC 양극의 실제 적용을 촉진할 것으로 기대된다. 여기에서, 대량의 친수성 기능 그룹과 풍부한 Na +를 가진 삼기능 나트륨 알지네이트(SA)/폴리에틸렌 산화물(PEO) 바인더가 용이한 에스터화 반응을 통해 합성된다. 이 바인더는 포도당 유래 탄소(GC) 위에 피막을 형성하여 전해질 분해를 억제하고 강한 접착력을 제공한다. 또한, PEO로 제공되는 충분한 이온 전송 채널을 통해 느린 Na + 전도성이 개선된다. 주목할 만하게도, HC 양극용 Na +를 포함한 바인더의 Na + 보상과 계면 이온 전송의 효과가 드러난다. 따라서 GC 양극용 SA/PEO 바인더는 최대 87%의 높은 ICE와 0.1 A g −1에서 270 mA h g −1의 높은 용량을 제공하며, 이는 폴리(비닐리덴 플루오르화물) 바인더보다 각각 10% 및 80 mA h g −1 더 높다. 특히, 이 SA/PEO 바인더는 석탄 기반 및 폴리머 기반 탄소 양극에도 적용할 수 있어 범용성을 보인다.