陈忠伟?《AEM》用于硅负极的聚合物粘结剂的设计标准

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。