高能量锂离子电池硅基负极黏结剂研究进展

为了优化产业结构和能源结构，也为了早日实现“碳中和”的国家战略，利用新型清洁能源以及相应的储能系统代替旧有的化石能源成为能源发展的主要趋势。锂离子电池(LIBs)作为一种已经商业化的新型能源设备，由于其能量密度相对较大，循环寿命相对较长，引起了全社会的广泛关注。

目前，锂离子电池的负极材料还是以石墨为主，但是传统石墨的容量约为375 mAh/g，无法满足更大能量密度的需求；硅(Si)材料由于其较大的理论容量(4200 mAh/g)和较低的工作电压(＜0.5 V

Li/Li

)引起了研究人员的注意，而且硅元素普遍存在于硅酸盐和二氧化硅中，含量较为丰富，有望成为高比能量锂离子电池的负极材料

。但是硅的电导率较低，在充放电过程中，体积膨胀率可达300%，容易造成过快的容量衰减

。因此，为了缓解因体积膨胀造成的活性材料的粉化，寻找较为合适的黏结剂成为提高硅基锂离子电池寿命和稳定性的一项重要工作。表1对本文介绍的一些黏结剂进行了汇总。

其次，学校应制定一套完整的、与教师职业道德规范相配套的、可行性较强的师德考核制度，并将其作为评优评先、职称晋升的重要依据。将模范教师树立为榜样，大力宣传其优秀事迹，进行正面引导；严肃处理违反职业道德规范而又屡教不改的教师，防微杜渐，力求在榜样的引领、制度的约束及舆论的压力之下，使其受到深刻教育。

1 合成聚合物类黏结剂

为了解决硅基负极的结构稳定性较差等问题，提高电极的电化学性能，研究人员对合成聚合物类黏结剂进行了探索和研究

。一方面，对于聚丙烯酸(PAA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)等常见的合成聚合物黏结剂

，在其原有基础上进行了改进；另一方面，研究人员也合成了一些新型的导电黏结剂。

1.1 聚丙烯酸(PAA)类黏结剂

聚丙烯酸(PAA)具有丰富的官能团，可以与Si颗粒表面的羟基形成氢键，增强活性材料与黏结剂之间的相互作用，有较好的键合性

。PAA 类黏结剂有望作为硅负极的黏结剂材料被研究人员关注。

羧甲基纤维素(CMC)是由吡喃葡萄糖残基和羧甲基取代的纤维素的线性衍生物，为目前广泛使用的锂离子电池生物聚合物类黏结剂。Tang等

制备了由CMC 和聚多巴胺(PDA)组成的聚合物黏结剂(CP)，CP结构如图4所示。CP表现出较好的黏结力(10.8 N)和较高的拉伸性能(128.7%)；在0.2 C的电流密度下，使用该黏结剂的硅基负极电池首次库仑效率高达87%，在150 次循环后仍有80%的容量保持率。Lee 等

通过原位交联合成了羧甲基纤维素-聚乙二醇(CMC-PEG)黏结剂，有效增强了硅颗粒之间以及硅与铜箔之间的黏结力，含有该黏结剂的硅负极在0.5 C 的电流下，可进行350 次的有效循环。You 等

报道了一种由氧化淀粉(OS)交联CMC 而成的具有三维结构的黏结剂(OS-CMC)。使用OS-CMC 黏结剂的硅负极在0.4 A/g 的电流密度下，首次放电容量约为3424 mAh/g；100 次循环后，放电容量为1922 mAh/g。OS-CMC 黏结剂丰富的基团及其三维结构增强了其与SiNPs纳米粒子表面的结合，在充放电过程中可以更好地承受SiNPs 的体积变化并保持导电网络和电极的完整性。Yu等

以CMC为主链，丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为支链，通过交联接枝制备了具有3D 结构的黏结剂(CMC-NaPAA-PAM)。新开发的复合黏结剂与硅颗粒的接触点较多，并含有高密度的羧基，有利于增强浆料和铜箔之间的结合力，增强电极的结构完整性。结果显示，在420 mA/g 的电流密度下，经150 次循环后，含该黏结剂的硅负极仍有1210.7 mAh/g 的容量，具有良好的循环性能。Guo等

以CMC和海藻酸钠为原料，通过质子化、混合制备了一种交联黏结剂，用于改善锂离子电池硅负极的电化学性能。两种聚合物官能团之间的分子间氢键形成的非晶态交联结构有效增强了黏结剂的柔韧性和强度，使黏结剂可以承受较大的硅体积变化并增强与其他组分之间的黏结力。在500 mA/g 的电流密度下，充放电循环150 次，仍有1863 mAh/g 的容量，具有良好的循环稳定性和较好的倍率性能。

PAA本身具有较多的官能团，与Si颗粒之间可形成良好的作用力，但是PAA链较为脆弱，在充放电过程中容易断裂，其主要限制在于它的脆性，所以需要在其原始结构的基础上进行改性或与其他材料结合，构造软硬结合、自愈合等结构特性，或合成三维结构的聚合物等，使其能有效缓解Si体积变化产生的应力，较好地抑制硅的体积膨胀，提高黏结性。总的来说，PAA类聚合物在锂离子电池硅基负极黏结剂方面有一定应用前景。

1.2 聚偏二氟乙烯(PVDF)类黏结剂

海藻酸钠(Alg)是一种天然多糖，结构与CMC类似，也有一些研究人员将其作为硅负极黏结剂进行研究。Gu 等

报道了交联不同阳离子(Cu

、Ca

、Fe

和Ni

)对海藻酸钠黏结剂硅负极电化学行为的影响。研究发现，含有Ni

交联海藻酸钠黏结剂的硅负极的整体电化学性能最佳，显示出较高的可逆容量、良好的循环性能和倍率性能。进行500 次充放电循环后，还可以表现出3026 mAh/g的容量和83.1%的容量保持率；在10 C的倍率下，硅负极仍有2411 mAh/g 的容量。过渡金属阳离子与海藻酸钠交联后提高了对硅体积变化的忍耐力，对硅的体积膨胀有一定的限制作用。其中，又以Ni

高度交联的海藻酸钠黏结剂具有较好的机械强度，并在硅电极上形成平滑致密的SEI，显著增强了硅负极的电化学性能。Liu 等

将海藻酸钠与钙离子进行交联制备了海藻酸钠水凝胶，作为硅负极黏结剂。海藻酸钠与Ca

离子交联形成网络结构，增强了海藻酸钠的力学性能，有利于提高电极的电化学性能。Kim等

报道了用于硅和硅/石墨混合电极的reDNA-海藻酸钠两亲性黏结剂。reDNA 通过杂环芳烃组分与疏水性碳导电剂和石墨结合，从而实现疏水性，而Alg 与亲水性硅颗粒结合，使得黏结剂具有一定程度的两亲性；reDNA-海藻酸钠黏结剂具有3D 网络结构，对硅的体积变化也有一定的缓冲能力，改善了电极的循环性能。海藻酸钠具有较强的力学性能，而聚丙烯酰胺可以提供较强黏附力，Gendensuren等

将海藻酸钠和聚丙烯酰胺进行物理和化学的双交联，制备聚合物

-Alg-

-PAAm(合成过程见图5)，并以此作为黏结剂，测试硅碳电极的电化学性能。研究发现，

-Alg-

-PAAm 具有较低的电解质吸收率和较好的黏结性，提高了嵌锂/脱锂过程的可逆性。实验测得，在Si∶C质量比为1∶3 的电极中，经100 次充放电循环后，仍有840 mAh/g的剩余容量，使用该黏结剂的硅碳电极具有较好的循环性能。

对于导电性较差的黏结剂，制备电极时添加导电剂必不可少，由于硅基负极较大的体积变化，可能会导致导电剂与活性物质之间接触不良，形成的导电桥不连续，增大电极电阻，损害电池性能。因此，一些研究人员便开始研究导电类黏结剂

，希望强化电极的导电性。

Carabetta等

以聚苯乙烯苯磺酸(PSS)为涂层和黏结剂，加入碳干凝胶(CX)/Si 的复合负极中。CX 具有大孔结构，对Si 颗粒具有支撑作用，而PSS有较好的离子导电性，二者联用可以改善SEI不稳定的情况。该复合负极经过40 次循环后达到初始容量的80%，与以PVDF 为黏结剂的电极相比，容量保持率提高了5倍。Liu等

将第五周期和第二主族的多价阳离子与聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)进行交联，作为硅基负极的黏结剂。PEDOT∶PSS具有良好的电化学稳定性和离子电导率。其中，Sn

与PEDOT∶PSS的交联效果较好，交联后的黏结剂表现出更高的黏度和电导率。经过100次循环后，还有1876.4 mAh/g的容量，在8.0 A/g 的高电流密度下仍能释放出800 mAh/g的容量。Sn

通过交联将线性PSS链转化为3D 网络结构，产生更高的离子导电性和更高的黏度，提高了电极的循环性能和倍率性能。此外，Liu 等

还将甘油作为交联剂与PEDOT∶PSS进行交联，PEDOT∶PSS经甘油交联后，其结构由二维线性分子转变为三维导电网络，有利于缓解锂化/脱锂过程中硅巨大的体积变化。甘油的羟基不仅与PEDOT∶PSS 的磺酸基交联以提高机械强度，还与Si 表面的SiO

发生反应，进一步改善硅和PEDOT∶PSS之间的界面相容性。研究显示，电极的首次库仑效率可达85.6%，以0.5 A/g 的电流密度进行200 次循环，可逆容量约为1951.5 mAh/g；在8.0 A/g 的大电流下，仍有804 mAh/g 的容量。Wang等

将聚苯胺(PANI)、聚丙烯酸(PAA)和植酸进行复合，制备了三维导电网络结构的黏结剂，用于制备硅基电极[图2(a)]。研究发现，当PAA 含量达到30%时，硅负极表现出最佳的循环稳定性，经100次循环后，容量保持率在83%以上；含有该黏结剂的硅负极在4.2 A/g 的电流密度下，循环寿命可以达到1000 周。究其原因，植酸掺杂和凝胶化的聚苯胺作为硅负极的连续导电网络结构可增加其导电性；同时，聚丙烯酸提供的羧基对集流体和Si 颗粒有强的结合能力，增强了硅电极的稳定性。这种多功能黏结剂提供了快速的电子和离子传输通道，为Si颗粒的体积变化提供了更大的空间。为了结合导电聚合物黏结剂和水性电极涂层工艺的优点，Zheng等

通过乳液聚合法制备了一些可用于硅碳负极的导电聚合物黏结剂乳液。以过硫酸钾作为引发剂，加入十二烷基硫酸钠、羧甲基纤维素钠(CMC)、甲基丙烯酸苄酯(BzM)或1-萘甲基丙烯酸甲酯(NaM)，通过搅拌、加热等方式形成聚甲基丙烯酸苄酯(PBzM)或聚1-萘甲基丙烯酸甲酯(PNaM)；或将1-蒽甲基丙烯酸甲酯(AnM)和甲基丙烯酸丁酯(BuM)聚合[图2(b)]；与CMC 一起作为黏结剂用于硅负极。实验表明，黏结剂中芳香单元含量的增加提高了电池的电化学性能，使用PNaM的锂离子电池容量可达880 mAh/g左右，200次循环后容量保持率约为75%。研究发现，黏结剂和活性材料颗粒通过“点接触”黏附，使锂离子更容易与负极活性物质接触，而且材料分布均匀，颗粒连接紧密，有利于提高电极的循环性能。

在数字图像相关计算时，采用标准化协方差互相关函数进行匹配，通过整像素位移搜索方法得到准确的位移初值估计，采用Newton-Rapshon迭代方法搜索亚像素位移。图7为数字图像相关法计算得到的试样4在不同时刻的位移场和应变场分布，可见沿着I型裂纹方向的位移场上下对称，在裂尖附近的应变场出现明显应变集中。例如，加载到88s时刻，沿着拉伸方向上的应变εy最大接近了1.37%。上述的位移场和应变场分布将为计算裂尖附近的J积分提供数据。

1.3 导电类黏结剂

Lee 等

通过原子转移自由基聚合制备了PVDF基共聚物——聚偏二氟乙烯-聚丙烯酸叔丁酯(PVDF-

-P

BA)，并验证了其作为硅基负极黏结剂的良好性能。研究发现，使用PVDF-

-P

BA 黏结剂的硅基负极表现出2958 mAh/g 的高容量，经过50 次循环后，容量保持率为84%。通过对PVDF进行接枝共聚，在抗体积膨胀强度和力学性能等方面有较大进步，提高了硅基负极的循环性能和倍率性能。Fan 等

采用浆料浇铸和热处理相结合的方法制备了由Si颗粒、碳纳米管(CNT)和聚偏二氟乙烯(PVDF)衍生碳组成的硅基负极。与传统的PVDF黏结剂相比，该全碳黏结剂对铜箔的黏结能力强，能有效粘结负极活性物质和集流体，导电性好，可以有效抑制负极材料的体积膨胀，保证了负极的结构稳定性。以硅为活性材料的集成电极表现出较好的长循环稳定性，在0.5 C 倍率下循环300 次后，仍能保持902.4 mAh/g的容量。该黏结剂制备策略简单有效，并且能和传统负极的制造工艺兼容，在实际应用中拥有较大的潜力。Suh等

利用“一锅法”固态反应，将Si、Cu 和PVDF 黏结剂制成硅基负极，在氩气环境下加热至500 ℃，得到Si/Cu/Cu

Si/C(SCCC)负极[图1(c)]。反应后，在Si和Cu之间形成Cu

Si 相，将金属Cu 与Si 颗粒锚定，有利于减轻充放电过程中的机械应力；Cu/Cu

Si相和部分碳化的PVDF 提供了活性物质之间的导电通路，提高了导电性。研究发现，该负极在2 A/g 的电流密度下循环300 次，仍有1773 mAh/g 的较高容量。“一锅法”固态合成的硅基负极，电极电化学性能良好，合成方法简单，可实现快速大规模生产，该研究为PVDF基黏结剂在硅基负极锂离子电池上的应用提供了新的思路和方法。

创新是企业成功的关键，企业经营的最佳策略就是抢在别人之前淘汰自己的产品，这种把创新与市场营销有机的结合就是创新营销观念，包括营销产品的创新、营销组织的创新和营销技术的创新，要做到这一点，市场营销者就必须随时保持思维模式的弹性，让自己成为新思维的开创者，创新营销的意义就在于先人一步，而不仅在于别人没有，一旦发现是一种新技术，新的需求，就要及时捕捉。

由于硅在充放电过程中过大的体积变化，刚性导电黏结剂容易产生裂纹，需要提高黏结剂的柔韧性来维持电极的稳定。Ye等

制备了一种聚甲基丙烯酸甲酯和聚丁二烯(PB)的多嵌段导电聚合物黏结剂(PPy-

-PB)。聚丁二烯的加入，增强了黏结剂的可逆变形能力和柔韧性，减少了充放电过程中颗粒间距的变化，保障了电子传导路径的完整性。结果表明，PPy-

-PB/Si负极首次库仑效率约为77.9%，以0.2 C(0.84 A/g)的倍率进行200 次循环后，该负极仍有2274 mAh/g 的可逆容量和87.1%的容量保持率，在较高的电流密度下，仍有较好的循环性能。Tang等

针对硅负极，制备了一种由聚乙烯醇(PVA)、聚多巴胺(PDA)和聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT∶PSS)组成的三元聚合物黏结剂(PPP)(图3)，PDA 和PVA 复合后的拉伸率可达243.7%，有利于缓解循环期间硅负极的体积变化；而PEDOT∶PSS 改善了导电性。综合而言，PPP有利于改善硅负极的电化学性能，易于合成且较为环保，是锂离子电池硅基负极黏结剂一种不错的选择。Wang 等

合成了一种适用于硅基负极的高延展性导电胶(CG)，CG 通过与硅纳米颗粒(SiNPs)表面的SiO

层的共价作用将SiNPs 较为牢固地黏结于铜箔之上，形成3D 连续电子路径，可以实现电子的快速传输并维持结构的稳定。同时，CG 的延展性较高，能有效适应SiNPs 的体积变化，从而在循环过程中保持电极的完整性和高导电性。使用CG 的硅负极在840 mA/g 的电流密度下，首效可达80%；循环700 周后，剩余容量为1500 mAh/g；在8400 mA/g 的大电流密度下，仍有737 mAh/g 的高容量。CG 具有高导电性、优异的延展性，可以带给电极良好的循环稳定性和倍率性能，作为黏结剂在高能量硅基锂离子电池中具有良好的发展前景。

其次，美国政府具有制裁规则制定者和执行者的双重身份。制裁政策主要由以海外资产控制办公室为核心的财政部及相关部门起草制定，对于政策的解读和澄清也主要由财政部负责，海外资产控制办公室的大量解释性指导意见和常见问题回答则是制裁政策的重要执行依据，以财政部为核心的政府相关部门会通力配合实施制裁。因此，美国政府对于制裁谁和如何制裁具有完全的决策权威。

导电黏结剂不仅保证了电极的导电性，而且减少了导电剂的加入，可以提高电极活性物质的比重，提高电池的比能量。导电黏结剂一般易于在活性材料表面形成类似于人工SEI的膜，减少电极表面电解液的副反应，提高电极的离子导电率和电子导电率，降低电极内阻，从而有效提高电极的循环能力和倍率性能。综上所述，对于硅基负极黏结剂而言，导电黏结剂具有良好的性能，为高比能量锂离子电池黏结剂未来的发展提供了不错的研究方向。

此外，还有其他类型的合成类黏结剂，如Wu等

针对SiO

电极设计了一种三合一策略的黏结剂。通过原位聚合将聚糠醇(PFA)和热塑性聚氨酯(TPU)进行交联制备黏结剂，该黏结剂具有3D结构和较强的力学性能，保障了电极的完整性；TPU赋予了黏结剂弹性，可以缓冲硅材料的膨胀效应，PFA具有刚性，限制黏结剂本身的体积变化；黏结剂本身的氢键进行相互作用，具有一定的自我修复效应。将这种集3D网络结构、硬/软效应和氢键相互作用等“三位一体”的黏结剂应用于SiO

电极，在3.0 mg/cm

的高质量负载下，经过100 次循环后，仍表现出2.4 mAh/cm

的面积容量，极大提升了电极的循环稳定性和容量保持率。合成类黏结剂是硅基负极黏结剂的一种较大的类型，既包括对传统的PAA、PVDF等进行改性，又有一些新型的乳液类或树脂类黏结剂，为硅基负极黏结剂的发展提供了多种研究方向。

由此可见，实施风险管理方案，能够有效防范护理过程中存在的风险因素，既提高了手术成功率，还有助于建立起良好的护患关系，具有良好的临床意义，值得进一步应用与推广。

2 生物聚合物类黏结剂

生物聚合物类黏结剂可以从天然物质中进行提取，具有环境友好、成本较低等优点

。此类聚合物黏结剂通常含有较多的羟基和羧基等官能团，可以与Si表面相互作用，稳定结合，有利于提高硅负极的循环性能。

2.1 羧甲基纤维素(CMC)基黏结剂

Wang 等

通过将水溶性柠檬酸(CA)和聚丙烯酸(PAA)进行原位交联，制备了具有弹性的自愈合CA-PAA 聚合物黏结剂。通过酯化反应将CA 小分子接枝到刚性的PAA 链上，与Si 颗粒和其他黏结剂分子产生动态相互作用，构建了具有弹性的交联网络，可以缓解硅纳米颗粒(SiNPs)在充放电过程中对负极结构造成的损坏；并且这些小的CA 分子与硅表面形成较多的氢键，有利于在Si颗粒表面形成一层涂层，防止电解液与Si颗粒接触造成的连续分解，可以有效稳定固体电解质膜(SEI)。同时，网络中的氢键对负极裂纹的恢复也有良好的自愈作用，较好地提高了硅负极的容量保持率和循环稳定性。实验显示，含有该黏结剂的硅负极与NCM811正极组成全电池，经过100次循环后，容量保持率为74%，可逆容量为1.7 mAh/cm

。凭借自愈和弹性的特征，CA-PAA黏结剂在开发高能量密度和长循环的稳定硅基电极方面，具有较好的应用前景。Luo 等

以PAA、季戊四醇、2-溴异丁基溴和丙烯酸叔丁酯(

BA)为原料，经过自由基聚合和酯水解反应，制备了一种四臂聚丙烯酸(4A-PAA)聚合物[图1(a)]，用于硅基负极黏结剂。与传统的PAA 黏结剂相比，4A-PAA的多维结构提高了其结合强度，表现出较好的韧性。研究发现，使用4A-PAA 的SiO

/C电极在0.16 A/g的电流密度下，经200次循环后，仍有89.1%的容量保持率和558.1 mAh/g的剩余容量，优于使用PAA 黏结剂的电极。Zhang等

设计了一种用于锂离子电池硅负极的聚多巴胺(PDA)/聚丙烯酸(PAA)复合黏结剂。PAA与PDA混合不仅可以提高PAA 的键合能力，也可以增强黏结剂承受Si 颗粒体积变化的能力。当PDA-PAA 用于硅负极时，锂离子电池在2 C 倍率下能释放出2383 mAh/g 的放电容量，经过100 次循环，容量保持率为77.7%。这种PDA-PAA 黏结剂具有三维网络结构，在活性材料和集流体之间提供了强大的黏结力，并缓解了硅体积膨胀带来的压力，从而提高硅负极锂离子电池的电化学性能。Liu 等

通过丙烯酸锂(AALi)和乙烯基三乙氧基硅烷(VTEO)的水共聚，合成了一种含硅氧烷的水性黏结剂——PAA-VTEO。PAA-VTEO黏结剂可以水解产生大量的Si—OH 基团并与硅纳米粒子表面的Si—OH 交联形成原位交联的3D 网络[图1(b)]。这种3D 网络结构具有较高的模量和硬度，可以有效抑制Si颗粒的体积变化，提高了硅碳复合负极的循环稳定性，为设计硅基负极的功能黏结剂提供新的方案。

CMC 作为被广泛使用的负极黏结剂，它的极性官能团可与硅颗粒表面的羟基形成氢键相互作用，有望作为硅负极的黏结剂，但是在充放电循环过程中，其分子链容易断裂。因此，还需要对其进行进一步研究和改进，例如与其他物质交联或复合使用，强化其对硅负极电化学性能的提升作用。

2.2 海藻酸钠(Alg)基黏结剂

PVDF 是锂离子电池常用的黏结剂

，但是由于其与Si颗粒之间的范德华作用力较弱，不能适应Si 颗粒巨大的体积变化，在应用于硅基负极时，循环稳定性也比较差，电极材料容易粉化脱落。最近有些研究表明，通过对其进行共聚或热处理反应等，可以提高其粘结力，保证硅基电极在循环过程中的稳定性。

PVDF作为锂离子电池传统黏结剂，具有电化学窗口宽、机械强度好等优点。通过对其进行改性，可以提高其对于Si颗粒的黏结性，有效抑制硅的体积膨胀，提高电极的循环稳定性，在硅基锂离子电池的工业化应用方面更进一步。

海藻酸钠在结构上与CMC 类似，但是其聚合物链中的羧基均匀分布的程度要优于CMC，并可以在聚合物链和硅颗粒之间形成氢键和离子偶极作用。作为硅负极黏结剂时，海藻酸钠的需求量也比CMC 更少，可以增加硅材料的负载量，提高电极的比容量，在发展高比能量锂离子电池时，具有较大的潜力和优势。

使用多元线性回归分析，以学业成绩为因变量，父亲依恋、母亲依恋、同伴依恋为自变量，进行回归检验，结果如下：

2.3 其他生物基黏结剂

除了以上提到的CMC 基黏结剂和Alg 基黏结剂，还有一些其他类型的用于硅基负极的生物聚合类黏结剂被报道。Sarang等

以单宁酸(TA)为黏结剂，测试了硅负极的电化学性能，发现在0.5 C 倍率下循环650次，还有850 mAh/g的放电容量，循环过程中存在一定的体积膨胀和表面开裂，但没有明显的分层和大面积开裂现象。单宁酸是一种小的、具有支化结构的水溶性多酚；与硅表面形成氢键和支化的分子结构可能是提高硅负极循环稳定性的原因。Ling等

将秋葵胶(OG)作为硅负极黏结剂并测试了电极的性能，OG 是从一种秋葵中提取的植物胶，具有一定的结合强度和弹性。结果表明，以0.1 C 的电流充放电50 次，放电容量为1434 mAh/g，约为传统CMC 的1.5 倍，原因在于OG 比CMC 具有更好的硅锚定作用和弹性性能。这项工作表明，绿色可持续、低成本的秋葵胶黏结剂在构建下一代大容量锂离子电池硅负极方面有较好前景。Li 等

将桃胶(PG)和环氧氯丙烷(ECH)进行交联，制备的黏结剂使硅负极具有较高的面积容量(60 mAh/cm

)和稳定的循环性能。Luo 等

将木质素衍生水溶性黏结剂(PAL-NaPAA)用于微硅负极，在840 mA/g 的电流密度下循环100 次，仍能保持1914 mAh/g 的容量。此外，研究人员还将壳聚糖

、瓜尔胶

等天然生物聚合物作为黏结剂应用于硅基负极，也具有较好的电化学性能。

在众多的生物聚合物黏结剂中，不论多糖还是生物胶，其本身丰富的官能团能与硅颗粒表面形成氢键相互作用，部分黏结剂本身也具有一定的弹性，可以缓解硅的体积变化，更好地将硅锚定，提高电极的电化学性能。与合成类聚合物相比，生物聚合物环境友好，成本较低，可以发展为较好的硅负极黏结剂，促进高比能锂离子电池的发展。

3 结 论

开发硅基负极是提高锂离子电池比能量的一个有效手段，而充放电过程中硅颗粒过大的体积变化，易造成负极活性物质粉化、脱落，严重影响了电池的循环和倍率性能。由于传统石墨负极黏结剂无法很好地适应硅负极的要求，所以寻找合适的硅负极黏结剂成了推进硅基负极锂离子电池发展的关键。黏结剂对硅负极电化学性能的影响主要表现在是否能有效缓解硅颗粒的体积膨胀，保障电极在充放电过程中的结构的完整性，这就要求黏结剂兼具弹性和刚性，最好能够有一定的自愈性能，在黏结剂结构遭到破坏后能够自我愈合，保持活性物质之间、活性物质与集流体之间的黏结性，防止粉化脱落；黏结剂最好本身具有导电性，可以保证电极导电网络不被破坏，增大电极的离子导电性和电子导电性，减少电极的极化。

综上所述，硅基负极黏结剂的选取应满足以下条件：①黏结剂本身应有羟基或羧基等极性官能团，可与活性物质形成较强的相互作用，有效地锚定硅材料；②黏结剂应具有一定的弹性和机械强度，能够承受硅体积变化产生的应力而不至于断裂，维持电极的完整性；③考虑到导电性的要求，黏结剂最好具有一定的导电性，可以避免导电剂与活性物质接触不良造成的电阻过大；还可以减少导电剂，提高活性物质的比重，在保证电极良好导电性的同时增加电极的比能量；④与电解液有良好的相容性，化学稳定性高；⑤应当成本合理，制备简单，适用于工业化生产。

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