锂离子电池高比容量负极用粘结剂_刘欣

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1、第25卷第8期化学进展Vol．25No．82013年8月PROGRESSINCHEMISTRYAug．2013*锂离子电池高比容量负极用粘结剂11，3＊＊2＊＊221刘欣赵海雷解晶莹汤卫平潘延林吕鹏鹏(1．北京科技大学材料科学与工程学院北京100083;2．上海空间电源研究所上海200245;3．新能源材料与技术北京市重点实验室北京100083)摘要随着锂离子电池向高比能量方向发展，传统的石墨负极材料将逐渐被合金、金属氧化物等高比容量负极材料所取代。高比容量负极材料在循环过程中易产生较大的体积变化，从而导致电极循环性能衰退，限制了其

2、实际应用。除从材料本身入手外，变换粘结剂是改善高比容量负极材料电化学性能的有效途径。本文对近十年来锂离子电池高比容量负极用粘结剂的发展进行了总结。对聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂进行改性处理，提高其黏弹性，可以显著改善电极的电化学性能。与PVDF相比，水性羧甲基纤维素(CMC)粘结剂可以明显提高Si基电极的电化学性能。CMC用作高比容量负极材料粘结剂明显优于PVDF的原因包括其利于电极浆料分散、与电解液不反应以及能够与活性物质之间形成化学键(共价键或氢键)等。同时，CMC本身的结构参数(分子量、取代度、阳离子)、CMC加入量、浆料pH

3、值及电极孔隙率均对CMC电极的性能具有重要影响。聚丙烯酸(PAA)及海藻酸钠粘结剂由于含有更多的羧基(—COOH)基团，对高比容量负极材料具有更好的效果。其他新型粘结剂在高比容量负极性能的提升方面也具有较大潜力。关键词粘结剂高比容量负极聚偏氟乙烯羧甲基纤维素聚丙烯酸海藻酸钠锂离子电池中图分类号:TM911文献标识码:A文章编号:1005-281X(2013)08-1401-10PolymerBindersforHighCapacityElectrodeofLithium-IonBattery11，3＊＊2＊＊221LiuXinZha

4、oHaileiXieJingyingTangWeipingPanYanlinLüPengpeng(1．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China;2．ShanghaiInstituteofSpacePowerSources，Shanghai200245，China;3．BeijingKeyLabofNewEnergyMaterialsandTechnology，Beijing100

5、083，China)AbstractWiththedevelopmentoflithiumionbatterieswithhighenergydensity，thetraditionalgraphiteanodematerialwillbereplacedgraduallybyothermaterialswithhighspecificcapacity，suchasalloyandmetaloxides．However，thesehighcapacityanodematerialssufferfromhugevolumechange

6、duringthecyclingprocess，whichcausesthedegradationofcycleperformanceandthuslimitstheirapplication．Apartfromtheimprovementontheactivematerials，therationalchoiceofbinderisaneffectivewaytoimprovetheelectrochemicalperformanceofelectrode．Inthepresentpaper，thedevelopmentofbin

7、dersusedinhighcapacityanodeintherecentdecadeisreviewed．Withvariousmodificationsonpolyvinylidenefluoride(PVDF)bindertoenhanceitsviscoelasticity，theelectrochemicalpropertiesofelectrodecanbeimproved．ComparedtoPVDF，thewater-basedcarboxymentylcellulose(CMC)bindercanenhanceg

8、reatlytheelectrochemicalperformanceofSi-basedelectrodes．Betterdispersionofelectrodeslurry，inactivetoelectrolyteandfor