锂离子电池硅基负极粘结机理研究进展

【作者】 曾小敏； 孟祥娟； 曾显清； 孙铭浩； 严立京； 凌敏； 范宏；

【机构】 浙江大学化学工程与生物工程学院；

【摘要】 自锂离子电池诞生以来,传统石墨负极一直是电池负极的主流材料。近年来,随着智能手机、无人机及电动汽车等行业的发展,人们对高能量密度电池的需求越来越迫切。因此,拥有十倍于传统石墨负极的理论比容量的硅负极材料进入人们的视线。然而,硅负极材料在合金式储锂过程中约300%的体积变化导致其容量迅速衰减及副反应持续发生,这是传统嵌层式储锂机制的石墨负极材料所没有面对过的挑战。因此研发一种可以容忍大的体积变化并且可以保持整个电极导电和导离子通道完整的新型粘结剂迫在眉睫。本文总结了现有粘结剂研究工作中应对硅负极体积变化的实验策略,包括利用共价键,氢键,离子键,超分子相互作用等界面作用力;利用聚合物支链来增加作用力的形成位点;合成网状结构来避免硅发生不可逆的位移;设计多功能聚合物来提高硅负极导电/离子性等,从而为硅基负极粘结剂的设计和研究提供参考。更多还原

【Abstract】 The silicon based anode is an ideal anode for the next generation of lithium ion batteries owing to its extremely high theoretical specific capacity,low lithiation/delithiation potential and natural abundance.However,the huge volume change of silicon in the lithiation leads to poor cycle stability and seriously hinders its application.As an important component to maintain the integrity of the electrode,a binder with a novel structure can effectively improve the performance of silicon based anode,becoming hot topics of current research.Here,we summarizes the experimental strategies in existing research to deal with the volume change of silicon anodes,including the use of various physical/chemical forces,the design of three-dimensional structures of binders and the development of multifunctional binders.This work hopes to provide reference for the design of binders for silicon based anode.更多还原