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陈忠伟?《AEM》用于硅负极的聚合物粘结剂的设计标准

时间:2026-01-30 00:55:49
陈忠伟?《AEM》用于硅负极的聚合物粘结剂的设计标准
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陈忠伟在《AEM》中提出用于硅负极的聚合物粘结剂设计标准如下:1. 机械性能高机械强度:在硅负极充放电过程中,硅的体积变化巨大,高机械强度的粘结剂能够保持电极组件的结合,防止活性物质从集流体上脱落,维持电极结构的完整性。优异柔韧性:对于含有大量硅或硅基复合材料的电极,粘结剂的柔韧性至关重要。柔韧性可以缓冲硅的体积膨胀,避免电极结构因应力集中而破坏。2. 界面相容性与活性材料表面的相互作用:粘结剂的极性官能团(如-OH、-COOH、-NH?)可以与硅颗粒表面的硅烷醇键(?Si?OH)相互作用,形成化学键合,增强粘结力。与导电材料的相互作用:粘结剂的苯基可以与硅碳负极中的石墨通过π-π相互作用结合,提高电极层的凝聚力,促进浆料的均匀分散。3. 高离子和电子电导率离子电导率:通过有机物中的特殊结构实现,如聚环氧乙烷(PEO)或聚乙烯亚胺(PEI)分子结构中的孤电子对可以促进锂离子的传导。电子电导率:通过有机聚合物中的共轭结构实现电子传导,或通过添加碳质材料(如导电炭黑、碳纳米管等)获得电子传导功能。降低非导体成分含量:高离子和电子电导率有助于形成畅通无阻的离子和电子通道,减少电池系统中非导体成分的含量,提高电池性能。4. 自修复功能修复受损电极结构:硅负极在充放电过程中体积变化巨大,容易导致电极结构受损。自修复功能可以修复这些受损结构,延长电极的使用寿命。自修复动力来源:自修复功能来源于粘结剂体系中的非共价键(如氢键、静电相互作用)和动态共价键(如配位键、二硫键、硼酸酯键),这些键在受损后可以重新形成,实现自修复。设计策略总结分子工程:通过共聚、交联和接枝等分子工程手段,构建更强的网络结构,赋予粘结剂功能。优化导电聚合物:针对导电聚合物机械强度和界面相容性较差的问题,引入极性官能团和线性聚合物进行优化。多功能高聚物粘合剂:利用分子工程合理设计多功能高聚物粘合剂,满足硅负极对粘结剂的多方面要求。调整软硬组分比例:通过调整粘结剂中软硬组分的比例,提高组合粘结剂的柔韧性,适应硅负极的体积变化。
时间:2026-01-30 00:55:55
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