高性能硅基负极聚合物粘结剂的研究进展

硅（Si）由于其具有超高理论比容量而成为最有前途的下一代锂离子电池的负极材料。但是，锂离子的嵌入和脱出会造成硅体积的巨大变化，进而导致Si的粉化，致使电极容量产生不可逆的衰减，严重限制了硅基材料的广泛应用。然而过去的大量报道表明，聚合物粘结剂可以有效克服由于硅微粒的体积膨胀而产生的“孤岛效应”，保持电极在充放电过程的完整性，进而提高电极的电化学性能。对聚合物粘结剂按结构分类，可以将其大致分为4类，即线型、支化型、交联网络型及共轭型。不同分子结构的粘结剂用作硅基负极粘结剂时，电极表现出不同的电化学性能。特别是设计出具有多种分子结构的聚合物粘结剂，极大地促进了硅基负极的实际应用。通过对比具有不同分子结构的聚合物粘结剂用于硅基负极取得的效果，可以清晰地得到最有效的分子结构，对未来硅基负极聚合物粘结剂的开发提供思路。最后，本文提出了下一代聚合物粘结剂的设计方向，以促进其向可大规模应用和工业化生产的方向发展。