近日，清華大學(xué)何向明教授、王莉教授、中國礦業(yè)大學(xué)梁杰教授首先概述了粘結劑在電極中的作用和要求，研究了尖端的表征方法，并討論了粘結劑選擇的“結構-功能”范式。然后，展示了在確定適用于高容量陽(yáng)極材料的粘結劑方面的研究進(jìn)展，包括硅（Si）、磷（P）、錫（Sn）、銻（Sb）和鍺（Ge）?？傊?，該工作展望了粘結劑在高容量電極材料中的發(fā)展和應用的未來(lái)方向。其目的是促進(jìn)高性能、高容量陽(yáng)極的發(fā)展，從而加速高能量密度鋰離子和鈉離子電池的發(fā)展。

文章要點(diǎn)：

1. 該文總結了粘結劑在電極中的作用及其在高容量電極中的應用要求，討論了粘結劑在電極中的粘附機理，并希望通過(guò)先進(jìn)的表征技術(shù)揭示粘結劑的作用機理。

2. 作者介紹了硅和磷等高容量電極材料粘結劑的最新研究進(jìn)展；介紹了通過(guò)接枝和/或交聯(lián)極性官能團構建的具有三維網(wǎng)絡(luò )結構的粘結劑，以適應硅電極在循環(huán)過(guò)程中體積的大幅膨脹，并提高其循環(huán)壽命。通過(guò)借鑒硅基高容量電極材料粘結劑的研究成果，可以不斷豐富其他類(lèi)型高容量電極材料粘結劑的開(kāi)發(fā)。

3. 雖然已經(jīng)取得了相當大的成就，但仍有一些問(wèn)題亟待解決，如活性材料的分散、循環(huán)穩定性和安全性等。只有不斷克服這些挑戰，才能有效利用高容量電極材料。為了今后更好地開(kāi)發(fā)粘結劑，作者認為有以下幾點(diǎn)考慮：1）優(yōu)化分子結構開(kāi)發(fā)新型粘結劑；2）開(kāi)發(fā)寬溫范圍的功能性粘結劑；3）采用先進(jìn)的表征技術(shù)；4）建立理論模型和計算；5）開(kāi)發(fā)無(wú)粘結劑電極。

圖1?高容量電極材料的問(wèn)題以及當前粘結劑（PVDF和CMC+SBR）系統無(wú)法滿(mǎn)足其需求

圖2?電極中粘結劑的特性

圖3?適用于硅基負極的粘結劑研究

圖4?自修復粘結劑

圖5?對未來(lái)研究的高容量粘結劑的展望

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