由于人口的快速增长，对高功率和能量密度储能设备的需求很高，锂离子电池（LIBs）是极具潜力的可充电储能设备。聚合物粘合剂是保持LIBs中电极结构完整性和稳定性的关键成分，其中聚偏二氟乙烯（PVDF）是一种具有优异电化学稳定性的商业粘合剂，但其粘附性差、机械性能不足以及电子和离子电导率低阻碍了其作为高容量电极材料的广泛应用。近日，北京大学孟鸿、西北工业大学黄维院士对锂离子电池中聚合物粘合剂设计的发展、挑战和前景进行了综述研究。
本文要点：
1) 作者系统概述了开发不同聚合物材料（基于天然聚合物和合成非导电和电子导电聚合物）作为LIBs阳极和阴极粘合剂的最新进展，并讨论了聚合物的机械、粘附和自修复性能以及电子和离子导电性对电池容量、容量保持率、倍率性能和循环寿命的影响。
2) 首先，基于锂离子电池的工作原理，作者分析了粘结剂的失效机理，并引入了“界面失效”和“退化失效”两种模型。作者提出了适用于大多数锂离子电池的几个粘合剂参数，并在分子水平上系统分析和总结了粘合剂化学结构和性能之间的关系。随后，作者以硅和硫活性电极材料为例，从分子结构的角度讨论了粘合剂的设计原理。最后，作者对下一代高能量密度锂离子电池粘合剂的发展方向进行了展望。
Qiang He et.al Achievements, challenges, and perspectives in the design of polymer binders for advanced lithium-ion batteries Chem. Soc. Rev. 2024
DOI: 10.1039/D4CS00366G
https://doi.org/10.1039/D4CS00366G
