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第一作者：Qiang He

通訊作者：孟鴻，黃維

通訊單位：北京大學深圳研究生院，西北工業大學柔性電子研究院

孟鴻，北京大學深圳研究生院新材料學院副院長，教授，博士生導師。孟鴻教授二十多年來一直從事有機光電材料設計合成，有機半導體器件制備和集成應用研發工作。榮獲國家“特聘專家”，廣東省珠江人才計劃“領軍人才”，深圳市“海外高層次人才A類”，深圳市“政府特殊津貼”。

（來源：https://sam.pkusz.edu.cn/info/1027/1676.htm）

黃維，中國科學院院士、俄羅斯科學院外籍院士、亞太材料科學院院士、東盟工程與技術科學院外籍院士、巴基斯坦科學院外籍院士、歐亞科學院院士。教授、博導，柔性電子（包括有機電子、塑料電子、生物電子、印刷電子、能源電子和納米電子）學家。俄羅斯科學院名譽博士、英國謝菲爾德大學名譽博士，英國皇家化學會會士、美國光學學會士、國際光學工程學會會士。

（來源：https://ife.nwpu.edu.cn/info/1060/3605.htm）

論文速覽

本文總結了先進鋰離子電池（LIBs）用聚合物粘結劑的設計成就、挑戰和發展前景。由于快速增長的人口和對傳統化石燃料的日益增長的消費，使用清潔和可再生資源的能源存儲變得至關重要。LIBs作為典型的可充電能源存儲設備，已為21世紀帶來了新技術并改變了生活方式。

然而，在將具有高理論容量的電極材料商業化之前，仍有許多問題需要解決。本文首先分析了基于LIBs工作原理的粘結劑的失效機制，引入了“界面失效”和“降解失效”兩種模型，并提出了適用于大多數LIBs的粘結劑參數，系統地考慮和總結了粘結劑的化學結構與性能在分子水平上的關系。然后，以硅和硫活性電極材料為例，從分子結構角度討論了粘結劑的設計原則。最后，提出了下一代高能量密度鋰離子電池粘結劑的發展方向。

圖文導讀

圖1：可充電LIBs中鋰離子嵌入-脫嵌反應機制的示意圖。

圖2：(a) 五種典型LIBs正極材料的開發歷史及其商業化過程；(b) 基于不同正極材料的LIBs的雷達圖，比較它們的重要參數；(c) 當前使用或正在考慮用于下一代可充電鋰基電池的正負極材料的電壓與容量關系圖。

圖3：粘結劑的失效機制，包括“降解失效”和“界面失效”的示意圖。

總結展望

本文希望為LIBs領域的研究人員提供指導，特別是在分子水平上設計新型高效的粘結劑，尤其是對于高能量密度電極材料。通過深入分析粘結劑的工作原理和失效機制，本文提出了一系列適用于大多數鋰離子電池的粘結劑參數，并系統地總結了粘結劑的化學結構與性能之間的關系。

此外，本文還討論了硅和硫電極材料的粘結劑設計原則，并展望了下一代高能量密度LIBs粘結劑的發展方向。

文獻信息

標題：Achievements, challenges, and perspectives in the design of polymer binders for advanced lithium-ion batteries

期刊：Chem. Soc. Rev.

DOI：10.1039/d4cs00366g

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