侴术雷/王保峰Small: 通过粘结剂的分子设计增强硅负极电化学性能的关键因素

由于理论容量高，硅被认为是锂离子电池最有前途的负极候选材料。然而巨大的体积变化和低电导率限制了其应用。在硅负极系统中，粘结剂对于机械和导电完整性至关重要。很少有综述从影响性能的因素和改性方法的角度来全面介绍粘结剂，这对粘结剂的发展至关重要。

在此，侴术雷教授及上海电力大学王保峰教授等人对影响粘结剂性能的主要因素以及相应的改性策略进行了全面的讨论，这些因素从分子水平进行分类包括分子量、界面结合和分子结构。

通过调整这些因素不仅可以提高粘结剂的粘结性和机械性能，还包括自愈能力或导电性等。改性方法是调整影响粘合剂性能因素的重要组成部分，根据合成工艺可分为接枝改性、嵌段共聚、交联聚合、聚合物交联和分子设计（化合物改性）。最后作者针对目前粘结剂发展中存在的问题和挑战提出了可能的发展方向。

图1. 影响粘结剂性能的主要因素及相应的改性策略

作者指出，粘结剂的发展方向主要趋于综合化和商品化。前者主要通过分子设计获得具有特殊分子结构或多功能的粘结剂，以更全面地解决硅负极体积膨胀带来的各种问题，目前研究较多的是部分功能化的粘结剂和具有双交联网络的粘结剂。

后者主要是通过选择廉价的原料和简单的合成工艺来实现规模化生产，理想的粘结剂合成方法仍然是解决硅负极膨胀问题和实现硅负极商业化生产的关键。

图2. 粘结剂的改性方法及具体合成工艺

Key Factors for Binders to Enhance the Electrochemical Performance of Silicon Anodes through Molecular Design, Small 2021. DOI: 10.1002/smll.202101680

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