陈忠伟院士/李君涛：最新AEM综述！

虽然硅被认为是下一代高能锂离子电池（LIBs）最有前景的负极材料之一，但硅负极的工业化却因负极在充放电过程中体积变化大而受到阻碍。与LIB中使用的传统石墨负极相比，硅负极对粘结剂提出了更严格的要求，它必须在频繁的大体积变化中保持电极部件之间的紧密接触以及离子和电子传输通道的完整性。

加拿大滑铁卢大学陈忠伟院士、厦门大学李君涛等总结了粘结剂材料的分子结构、化学功能、物理和机械性能，以及所涉及的研究策略，涵盖粘结剂设计策略的最新进展，并讨论了用于硅负极商业化的创新聚合物粘结剂设计中的挑战，以及未来的发展方向和应用前景。

图1. 有关Si负极粘结剂的最新出版物

具体来说，首先介绍了含有极性官能团的线性粘结剂的改性和再设计，其中分子工程（共聚、交联和接枝）被用来构建更强的网络结构和赋予功能。然后，针对导电聚合物的机械强度和界面兼容性差的问题，讨论了通过引入极性官能团和线性聚合物的优化策略。第三，总结和分析了利用分子工程合理设计多功能超聚物粘结剂的新方法和新概念。

此外，这篇综述还介绍了通过调整软、硬组分的比例来提高组合粘结剂柔韧性的方法。最后，总结和讨论了各种粘结剂设计策略在半电池和全电池中的应用。

图2. 粘结剂的功能性概述

尽管该文提到的粘结剂在提高硅负极电池循环稳定性方面取得了很大的进展，但这些电池要想在商业上得到应用，仍然存在各种挑战。因此，作者提出了粘结剂的一些挑战和未来发展方向：

（1）粘结剂研究体系的量化；

（2）开发具有良好柔韧性的新型导电粘结剂，以扩大使用范围；

（3）对粘结剂体系的进一步基础研究。

（4）为进一步的工业应用进行放大和优化。

图3. 适用于石墨-硅全电池的粘结剂

Design Criteria for Silicon-Based Anode Binders in Half and Full Cells. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202200850

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