锂离子电池硅基负极用功能粘结剂的研究进展

摘要

硅(Si)具有超高的理论比容量、较低的嵌锂电位及丰富的储量等优势，是发展高比能锂离子电池的关键负极材料。同纳米Si相比，低成本、高振实密度和低界面反应的微米Si应用于高体积能量密度器件独具优势。然而其300%体积形变产生的巨大应力，使得颗粒破碎粉化、电极结构退化以及导电网络失效等问题更为严峻，极大制约了其商业化进程。粘结剂是适应Si体积变化，提供稳定导电网络的重要手段。开发高容量、高稳定微米Si基负极对粘结体系设计提出了更大的挑战。本文首先阐明了粘结剂的基础功能与粘结机制，然后从自愈合、电子导电、离子导电以及参与固态电解质层构建四个方面，总结了Si基负极用功能粘结剂的设计策略和作用原理，最后展望了面向实用化的Si基负极功能粘结剂面临的挑战和未来发展方向。

关键词

锂离子电池 / 硅基负极 / 功能粘结剂 / 自愈合聚合物 / 导电聚合物

基金资助

国家重点研究发展计划(2021YFF0500600);; 国家自然科学基金(U2001220,52272231)资助项目