目前，硅材料以其低成本、高容量、低電位的優勢被視作新一代鋰電池負極材料的首選，各大電池企業正加緊硅負極體系的研發和試生產，已有負極材料企業實現硅碳負極的量產，逐漸推廣應用。

然而硅負極材料的應用涉及到幾個關鍵難點，在充放電過程中可能出現失效，其原因有以下幾種：

（1）大的體積變化導致硅顆粒上產生高內應力，進而粉碎活性物質；

（2）持續的體積變化與粉末化過程中，許多活性材料失去與導電網絡、集流體間電接觸，降低電極各材料間的電導率；

（3）體積的不斷變化會導致覆蓋在電極表面的固體電解質界面膜（SEI膜）破裂，并在裸露的硅顆粒表面不斷形成新的SEI膜，消耗電解質中大量鋰離子，并阻止部分電子傳導，加劇容量衰減。

為解決硅負極體積變化引起的電池循環性能下降的問題，當前業界除了對硅負極材料進行改性外，還通常采用通過高性能粘結劑改善極片性能的方式。通過粘結劑來保持活性物質、導電添加劑和集流體間的接觸完整性，減少硅材料在充放電循環過程中體積變化引起的裂化和粉碎，保持硅負極高容量，提升電池循環性能。

鋰離子電池粘結劑粘結機理示意圖

（a）電極制備過程中的擴散/滲透過程；（b）干燥過程中形成機械互鎖；（c）界面結合力包括分子間力和化學鍵

粘結劑是鋰離子電池極片的重要組成材料之一，是將電極片中活性物質和導電劑粘附在電極集流體上的高分子化合物，具有增強活性材料、導電劑和集流體間接觸性以及穩定極片結構的作用，是鋰離子電池材料中技術含量較高的附加材料。研究表明，雖然粘結劑在電極片中用量較少，但粘結劑性能的優劣直接影響電池的容量、壽命及安全性。

性能優異的硅負極粘結劑應具備以下優點：(1)高均勻性； (2)高粘附性； (3)強離子/電子傳導性；(4)高化學/電化學穩定性；(5)低膨脹率；(6)低成本與環境友好性；(7)應力緩沖特性。粘結劑要將所有物質與集流體間緊密粘結, 在減少活性物質的脫落與粉碎的同時, 防止形成不穩定的SEI膜, 進而保持整個電極的接觸完整性, 最終使電池始終保持較高的容量與優異的循環特性。

當前各類適用于硅負極的新型粘結劑層出不窮，但大多離產業化有一段的距離，在即將于11月23-35日舉辦的“2021年全國新能源粉體材料暨增效輔材創新發展論壇”上，粉體圈請來浙江大學的凌敏教授，為大家分享報告《鋰離子電池硅負極關聯材料研發和產業化思考》，該報告將圍繞鋰離子電池硅負極的科學問題，闡述基于粘結劑的解決方案，展示報告人的研究成果并闡述其產業化前景。如果您對這方面的內容感興趣，請不要錯過哦！

報告人簡介

凌敏，浙江大學特聘研究員，化學工程與生物工程學院化工所副所長，教授、博士生導師，主要研究領域為鋰離子電池、鋰硫電池和固態電池等。2017年入職浙江大學以來，共發表文章80余篇。

粉體圈會務組

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