锂离子太阳 硅(Si)基负极资料的实际比容量(4 200 mAh/g)高、嵌脱锂平台较适合,是一种抱负的高容量负极资料。可是在充放电进程中，Si的体积变更到达300%以上，猛烈的体积变更所产生的内应力，轻易致使电极粉化、剥落，影响轮回不变性。以是研发利用响应的粘结剂是影响电极布局不变性的主要身分之一。

锂离子太阳 粘结剂按照分离介质的性子，可分为无机溶剂的油性粘结剂和以水为分离剂的水性粘结剂。

1、油性粘结剂中,PVDF的均聚物和共聚物利用得最为遍及。

(1) PVDF均聚物粘合剂

在锂离子太阳 的范围化出产中,遍及以PVDF作为粘结 剂，无机溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)等作为分离剂。PVDF 具备杰出的粘性和电化学不变性，但电子和离子导电性较 差，无机溶剂易挥发、易燃易爆且毒性大;并且PVDF只以弱范德华力与硅基负极资料相连，不能顺应Si猛烈的体积变 化。

(2)PVDF改性粘结剂

为改良PVDF利用于硅基负极资料的电化学机能，有学 者提出共聚和热处置等改性体例。三元共聚物聚偏氟乙烯-四氟乙烯-乙烯共聚物[P(VDF- TFE-P)]可加强PVDF的机器机能和粘弹性。在300℃、氩气掩护的前提下热处置，可进步PVDF的分离性和粘弹性。改性PVDF/Si电极以150 mA/g在0.17 ~ 0_ 90 V轮回50次，比容量为600 mAh/g。PVDF/Si电极经改 性处置，轮回机能固然有所改良，但轮回不变性仍不抱负。

2、水性粘结剂

比拟于油性粘结剂，水性粘结剂环保、便宜且利用更宁静，逐步获得推行。今朝研讨较多的硅基负极资料粘结剂是羧甲基纤维素钠(CMC)和聚丙烯酸(PAA)等水性粘结剂。

(1)丁苯橡胶(SBR)/羧甲基纤维棄钠(CMC)粘结剂

SBR/CMC具备杰出的粘弹性和分离性，已遍及用于石墨类负极的范围化出产中。研讨发明，(SBR/CMC)/ Si电极可在1000mAh/g恒容量充放电轮回(0 ~ 1.2 V)60 次，电化学机能优于PVDF/Si电极，但60次轮回并不能充实 申明轮回不变性。

(2)CMC粘结剂

比拟粘弹性较好的SBR/CMC和聚乙烯丙烯酸(PEAA)/ CMC,有人以为:缺少弹性的CMC粘结剂更合用于硅基负极资料，由于CMC/Si 电极以 150 mA/g 在 0.17 ~0. 90 V轮回70次，比容量为1 100 mAh/g,优于(SBR/ CMC)/Si 和 PVDF/Si电极。同时CMC/Si 电极的电化学机能优于(PEAA/CMC)/Si电极,缘由是PEAA 易使炭黑团圆，影响电极的轮回不变性。

CMC的羧甲基可经由过程化学键(共价键或a 键[12-13])与Si相连，毗连力较强,可坚持Si颗粒之间的连 接;且CMC可在Si外表构成近似固体电解质相界面膜 (SEI)的包覆,按捺电解液的分化。

固然CMC作为粘结剂时电极表现出杰出的电化学性 能,但电极配比、pH值和CMC代替度(DS)等,城市差别水平 地影响CMC/Si电极的电化学机能。J. S. Bridel等[12-14]发 现，当m(Si):m(C):<n(cmc) p=”” si电极，轮回机能较好[10-12]。<=”” 2的cmc=”” «1.=”” si电极的电化学机能，ds=”” 外，恰当进步ds有益于改良cmc=”” g[91。此=”” mah=”” 600=”” 1=”” 次，比容量为=”” 轮回=”” v=”” 000=”” 1_=”” ~=”” 005=”” g在[3]=”” ma=”” 微米si电极以480=”” 的电极机能最好，此中cmc=”” si电极的机能,发此刻ph=”3的缓冲溶液中制备” 备的cmc=”” 的能量密度较低。m.gauthier等[9，11]对照了差别ph值时制=”” ,电极轮回机能最好,但此时si含量偏低，太阳 =”” 仅收缩48%=”1:1:1时，全锂嵌人时，极片”> </n(cmc)>

CMC粘结剂具备杰出的利用远景，但CMC的粘性普通 且脆性大、和婉性差，充放电时极片易龟裂，并且CMC受电极配比、pH值等前提的影响较大，相干研讨还有待深人。

(3)PAA粘结剂

PAA的份子布局简略、易于分化,可溶于水和一些无机 溶剂。有研讨标明，羧基含量更高的PAA比CMC更合用于 硅基负极资料[15%。九Magasinski等[15]发明:PAA不只可 以与Si构成强氢键感化，并且能在Si外表构成比CMC更均 一的包覆,PAA/Si电极以C/2在0• 01 ~ 1. 00 V轮回100次，比容量为2 400 mAh/g0 S. Komaba等[16]发明:PAA在极片 中的散布较平均，可在Si外表构成近似SEI膜的包覆、按捺 电解液分化，机能优于CMC、聚乙烯醇(PVA)和PVDF。

M. Hasegawa等以为:含有大批羧基的PAA虽有良 好的粘性,但羧基的亲水性较强，轻易与太阳 中的剩余水份 反映，影响机能。若是电极枯燥后仍存在羟基或水份，会与 电解液中的LiPF6反映分化出PF5( >60 1C时)，使无机溶剂 分化，影响电极的充放电机能。若是在150 – 200 t下对 PAA真空热处置4 ~ 12 h,使PAA的羧基局部缩合,岂但可 下降电极亲水性，还能加强电极的布局不变性[1^7]。B. Koo 等[19]在150 t：下对CMC和PAA停止2 h的热处置，所得 c-CMC-PAA/Si电极以 1. 5 A/g 在 0.005 ~ 2. 000 V 轮回 100 次，比容量为1 500 mAh/g。

2.4 海藻酸钠粘结剂

海藻酸钠的布局与CMC近似，且羧基的摆列更有纪律。 I. Kovalenko等[20]将海藻酸钠作为粘结剂，用于硅基负极材 料，制备的海藻酸钠/Si电极以4. 2 A/g在0.01 ~ 1.00 V循 环100次，比容量为1 700 mAh/g,优于CMC/Si和PVDF/Si 电极。今朝，对于海藻酸钠的报道未几，且与PAA近似，海 藻酸钠的羧基含量较高，存在亲水性较强的题目。

2.5 导电聚合物粘结剂

导电聚合物粘结剂同时具备粘性和导电性，可在坚持极 片布局不变的同时提髙导电机能。G. Liu等[21]将聚(9,9-二 辛基芴-共-芴酮-共-甲基苯甲酸)(PFFOMB )用于硅基负极 资料,制备的PFF0MB/Si电极以C/10在0.01 ~ 1.00 V轮回 650次，比容量为2 100 mAh/g。H. Wu等[22]原位分化、制备 的聚苯胺(PAni)/Si电极，以6.0 A/g在0.01 -1.00 V轮回 5 000次，比容量仍有550 mAh/g。

2.6 其余粘结剂

除上述粘结剂外,羧甲基壳聚糖、聚丙烯腈(PAN)和 PVA等粘结剂也可用于硅基负极资料。竣甲基壳聚糖/Si电 极以500 mA/g在0. 12 ~ 1. 00 V轮回50次，比容量为950 mAh/g[s] ,PAN/Si 电极和 PVA/Si 电极以 C/2 在 0.005 ~[3] 000 V轮回50次，比容量均坚持在600 mAh/g124-251。虽 然上述粘结剂都可与Si构成强氢键感化、具备杰出的轮回 不变性，但与CMC、PAA和海藻酸钠等粘结剂比拟,轮回稳 定性略差。

粘结剂的研发与利用是进步锂离子太阳 硅基负极资料 轮回不变性的有用路子之一。利用PVDF改性粘结剂或水 性粘结剂,都能在必然水平上改良硅基负极的轮回不变性和 电化学机能。差别范例的粘结剂各有优错误谬误，绝对而言, PAA、海藻酸钠和导电聚合物粘结剂利用于硅基负极资料时 表现出较好的轮回不变性和电化学机能。