鋰離子電池（LIBs）因其具有高比能量、高比容量和長壽命等優(yōu)點被廣泛應用于便攜式電子產(chǎn)品、電動汽車（EVs）及儲能設備領域。隨著對高功率鋰電池需求的不斷增長，硅（Si）作為負極材料憑借其理論比容量高（4200 mAh g-1）而備受關(guān)注。然而，Si在充放電過程中會發(fā)生劇烈的體積膨脹（>300%），導致顆粒破碎粉化，電池容量迅速衰減。為解決這一問題，研究人員提出了一系列策略，包括材料納米化、復合結(jié)構(gòu)構(gòu)建、電解質(zhì)改性以及新型粘結(jié)劑的開發(fā)等。其中，開發(fā)新型聚合物粘結(jié)劑被認為是緩解Si體積膨脹問題的有效方法之一。
聚丙烯酸（PAA）及其衍生物由于含有高密度的極性-COOH官能團，能夠與Si顆粒表面-OH形成共價鍵或氫鍵，可以有效緩解Si顆粒的體積變化，確保電極在循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)完整性；同時還增強了Li+傳輸能力，降低了電極極化，提高了SEI膜的穩(wěn)定性，因此PAA成為鋰離子電池的理想粘結(jié)劑之一。
作者首先對比了傳統(tǒng)的油性PVDF粘結(jié)劑、水性CMC粘結(jié)劑與水性PAA粘結(jié)劑之間的優(yōu)劣勢，簡短介紹了鋰離子電池粘結(jié)劑所需具備的特性以及PAA粘結(jié)劑所面臨的問題。為解決這些問題，研究人員從PAA基聚合物的共混改性以及共聚改性等多種策略出發(fā)，重點評估了PAA基粘結(jié)劑在增強Si負極的粘附性、促進離子傳輸和保持電極結(jié)構(gòu)完整性方面的潛力，并深入探討了聚合物的結(jié)構(gòu)與物理化學特性對電池初始庫侖效率和循環(huán)穩(wěn)定性等關(guān)鍵電化學性能的影響。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202407297
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