由于人口的快速增長，對高功率和能量密度儲能設(shè)備的需求很高，鋰離子電池（LIBs）是極具潛力的可充電儲能設(shè)備。聚合物粘合劑是保持LIBs中電極結(jié)構(gòu)完整性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵成分，其中聚偏二氟乙烯（PVDF）是一種具有優(yōu)異電化學(xué)穩(wěn)定性的商業(yè)粘合劑，但其粘附性差、機(jī)械性能不足以及電子和離子電導(dǎo)率低阻礙了其作為高容量電極材料的廣泛應(yīng)用。近日，北京大學(xué)孟鴻、西北工業(yè)大學(xué)黃維院士對鋰離子電池中聚合物粘合劑設(shè)計(jì)的發(fā)展、挑戰(zhàn)和前景進(jìn)行了綜述研究。
本文要點(diǎn)：
1) 作者系統(tǒng)概述了開發(fā)不同聚合物材料（基于天然聚合物和合成非導(dǎo)電和電子導(dǎo)電聚合物）作為LIBs陽極和陰極粘合劑的最新進(jìn)展，并討論了聚合物的機(jī)械、粘附和自修復(fù)性能以及電子和離子導(dǎo)電性對電池容量、容量保持率、倍率性能和循環(huán)壽命的影響。
2) 首先，基于鋰離子電池的工作原理，作者分析了粘結(jié)劑的失效機(jī)理，并引入了“界面失效”和“退化失效”兩種模型。作者提出了適用于大多數(shù)鋰離子電池的幾個(gè)粘合劑參數(shù)，并在分子水平上系統(tǒng)分析和總結(jié)了粘合劑化學(xué)結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系。隨后，作者以硅和硫活性電極材料為例，從分子結(jié)構(gòu)的角度討論了粘合劑的設(shè)計(jì)原理。最后，作者對下一代高能量密度鋰離子電池粘合劑的發(fā)展方向進(jìn)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
