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(jié)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(jié)劑選擇的“結(jié)構(gòu)-功能”范式。然后，展示了在確定適用于高容量陽極材料的粘結(jié)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(jié)劑在高容量電極材料中的發(fā)展和應(yīng)用的未來方向。其目的是促進(jìn)高性能、高容量陽極的發(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(jié)了粘結(jié)劑在電極中的作用及其在高容量電極中的應(yīng)用要求，討論了粘結(jié)劑在電極中的粘附機(jī)理，并希望通過先進(jìn)的表征技術(shù)揭示粘結(jié)劑的作用機(jī)理。

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

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

圖1?高容量電極材料的問題以及當(dāng)前粘結(jié)劑（PVDF和CMC+SBR）系統(tǒng)無法滿足其需求

圖2?電極中粘結(jié)劑的特性

圖3?適用于硅基負(fù)極的粘結(jié)劑研究

圖4?自修復(fù)粘結(jié)劑

圖5?對未來研究的高容量粘結(jié)劑的展望

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