目前主流的锂离子电池（LIB）不足以满足快充、高能量（即一次充电可长途行驶）和低成本的要求，从而阻碍了电动汽车的大规模应用。相反，双离子电池（DIBs）具有同时储存阳离子（即锂离子）和锂离子的机制、锂离子和阴离子的双离子电池（DIB）已成为一种很有前途的电动汽车动力候选电池，其性能大大超过了极速充电（XFC，充电时间少于 15 分钟即可达到80% 的充电状态），可与汽油车媲美。具体来说，在充电过程中，DIBs 电解质中的锂离子储存在负极，阴离子储存在石墨正极，电荷载流子离子的短扩散长度与伪电容性石墨相结合，实现了超快充（78% 的容量保持率，高达 100 C）。此外，石墨正极在地球上资源丰富且价格低，与 4 V 级正极相比，石墨正极通过插层阴离子可提供极具竞争力的单位体积内的包含的能量（基于石墨质量，大于 300 Wh kg-1）和大于 5 V 的压倒性工作电压（相对于 Li/Li+）、然而，大半径阴离子插层时石墨的大体积膨胀（各向异性（c 轴）体积膨胀的 110-135%）阻碍了 DIB 在电动汽车中的实际应用。[超过剥离阈值（0.7 nm 或体积变化 110%）的石墨会失去热力学稳定性并发生剥离，从而缩短 DIB 的循环寿命。先进的储能设备对于扩大电动汽车的应用是不可或缺的。虽然石墨正极中的阴离子插层型氧化还原化学开辟了通往高单位体积内的包含的能量电池的道路，超越了传统锂离子电池（LIB）有限的单位体积内的包含的能量，但任旧存在一个重大挑战：阴离子插层时石墨的体积会大幅膨胀。

  在这项研究中，来自韩国浦项科技大学的学者提出了一种新型聚合物粘合剂和内聚石墨正极设计，用于双离子电池（DIB），即使在高电压条件下（5 V）也能表现出显著的稳定性。这种创新型粘合剂包含一个丙烯酸酯分子，可确保优异的氧化稳定性和自愈功能，同时还包含一个叠氮分子，可与石墨形成叠氮共价键并实现链间交联。只需经过一小时的紫外线（UV）处理，粘合剂就能固定在电极内，从而与石墨形成共价键，并形成一个坚固的三维网络。这种改性有利于更深入、更可逆的阴离子插层，来提升容量、延长寿命并实现可持续的阴离子存储。本研究的粘合剂设计具备优秀能力的粘合性能和有效的应力缓解能力，可构建超厚石墨正极。这些发现为开发先进的粘合剂提供了宝贵的见解，为开发高性能 DIB 铺平了道路。与之相类似的文章以“Azacyclic Anchor-Enabled Cohesive Graphite Electrodes for Sustainable Anion Storage”标题发表在Advanced Materials。

  图 1. a) 使用所设计的 AZCA 粘合剂的石墨电极与传统粘合剂的对比示意图。b) 光化学反应前后 AZCA 粘合剂的化学结构。c) AZCA 粘合剂薄膜的傅立叶变换红外光谱；d) 光化学反应前后 AZCA10-石墨正极的 XPS N 1s 光谱；e) AZCA10-石墨正极内石墨颗粒表面的 TEM 图像和相应的 EELS 图。

  图 3. a) 使用 DFT 计算的 PAAK 石墨和AZCA10 石墨中 PF6 阴离子插层能序列。b) 通过 GITT 分析计算的阴离子在石墨正极中的扩散系数与电池电压的关系。c) PAAK-石墨正极和 d) AZCA10-石墨正极在 0 x 1 条件下，粘合剂和石墨烯之间的结合变化随 x 变化的模拟图像。

  图 4. 通过原位 XRD 和原位拉曼分析观察基于粘结剂的石墨正极的阴离子存储行为。原位 XRD 测量（a、b）PAK-石墨和（c、d）AZCA10-石墨在充电和放电过程中的情况。上图：电流密度为（a、c）100 mA g-1和（b、d）500 mA g-1 时测得的电静电电压曲线。底部：循环过程中石墨的 XRD 图样。循环过程中 PAAK 石墨（e，f）和 AZCA10 石墨（g，h）的原位拉曼光谱。

  图 6. 高负载石墨正极的电化学特性。a) 含有 PVDF、PAK 和 AZCA10 粘合剂的高负载石墨正极盘的照片。装载量为 ≈30 mg cm-2的 AZCA10 石墨正极对应的厚度为 ≈478 µm（比例尺：500 µm）。c) 比放电容量（C/MGr）和 d) 使用三种粘合剂的石墨正极的平均质量负载的平均放电容量（C/A）曲线图。e) 使用 AZCA10 石墨正极的DIB 在 1C/0.5C 下的循环性能。

  本研究介绍了专为石墨正极中高压阴离子插层型氧化还原化学而设计和开发的先进聚合物粘合剂。通过结合超分子相互作用和共价键的创新粘合剂策略，本研究成功地创建了能与石墨密切相互作用的稳定分子结构，从而增强了石墨正极的内聚力。这些相互作用是在传统的浆料浇铸方法之后，通过一个小时的光化学过程简单形成的。与传统粘合剂相比，通过 10 mol% 的氮杂环化合物与石墨连接的粘合剂可实现更深入和可逆的阴离子插层，以此来实现更高容量、更持久和可持续的阴离子存储。此外，本研究所开发的两亲粘合剂能形成均匀的浆料并提高 CCT，从而便于构建超厚石墨正极。我们的研究结果能推广到不同的阴离子存储应用中，并为开发碳质主控材料的先进粘结剂、推进 DIB 以及实现高性能储能技术提供了宝贵的见解和指导。（文：SSC）