锂离子电池（LIBs）因其具有高比能量、高比容量和长寿命等优点被广泛应用于便携式电子产品、电动汽车（EVs）及储能设备领域。随着对高功率锂电池需求的不断增长，硅（Si）作为负极材料凭借其理论比容量高（4200 mAh g-1）而备受关注。然而，Si在充放电过程中会发生剧烈的体积膨胀（>300%），导致颗粒破碎粉化，电池容量迅速衰减。为解决这一问题，研究人员提出了一系列策略，包括材料纳米化、复合结构构建、电解质改性以及新型粘结剂的开发等。其中，开发新型聚合物粘结剂被认为是缓解Si体积膨胀问题的有效方法之一。
聚丙烯酸（PAA）及其衍生物由于含有高密度的极性-COOH官能团，能够与Si颗粒表面-OH形成共价键或氢键，可以有效缓解Si颗粒的体积变化，确保电极在循环过程中的结构完整性；同时还增强了Li+传输能力，降低了电极极化，提高了SEI膜的稳定性，因此PAA成为锂离子电池的理想粘结剂之一。
近日，广东省科学院生物与医学工程研究所谢东高级工程师在Small上发表了最新综述论文“Poly(Acrylic Acid)-Based Polymer Binders for High-Performance Lithium-Ion Batteries: From Structure to Properties”。该文章系统介绍了PAA基水性粘结剂在锂离子电池负极中的应用进展，重点介绍了PAA基粘结剂与活性物质之间的作用机制、PAA基聚合物的设计思路与改性方法，详细讨论了PAA基粘结剂在电极材料中的应用特性。广东省科学院生物与医学工程研究所钟柳博士为该论文第一作者。
作者首先对比了传统的油性PVDF粘结剂、水性CMC粘结剂与水性PAA粘结剂之间的优劣势，简短介绍了锂离子电池粘结剂所需具备的特性以及PAA粘结剂所面临的问题。为解决这些问题，研究人员从PAA基聚合物的共混改性以及共聚改性等多种策略出发，重点评估了PAA基粘结剂在增强Si负极的粘附性、促进离子传输和保持电极结构完整性方面的潜力，并深入探讨了聚合物的结构与物理化学特性对电池初始库仑效率和循环稳定性等关键电化学性能的影响。本综述从粘结剂的先进制备技术（包括构建共价键及分子间弱相互作用力、催化丙烯酸与功能性单体共聚、PAA碱性调控、有机-无机复合改性）；PAA基聚合物分子结构设计（包括柔性与刚性分子链段协同设计、支链结构优化构建、引入可逆价键）；赋予PAA新的功能（阻燃、导电、抗氧化性能）等方面详细介绍了PAA基粘结剂的物理和化学改性方法。阐明了这些聚合物的结构和特性如何影响锂离子电池的电化学性能。研究表明，定制化的PAA基粘结剂在有效缓解Si的体积膨胀，提升锂离子电池电化学性能方面发挥了重要的作用，为先进电池材料的设计与应用提供了重要参考。这些进展将有助于推动高性能锂离子电池的发展，以满足未来的发展需求。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202407297
相关进展
华东理工大学李春忠教授/王庚超教授团队 Angew：介观相分离助力多功能粘结剂提升锂硫电池性能
浙工大郑司雨/杨晋涛团队 AEnM：基于粘弹性行为调控制备高阻尼、耐裂纹、可自修复的锂硫电池两性离子粘结剂
岭南师范学院陈耀光、中山大学章自寿团队 CEJ：多功能自由基聚合物粘结剂构筑高功率高能量密度有机/无机杂化电极
欢迎专家学者提供稿件（论文、项目介绍、新技术、学术交流、单位新闻、参会信息、招聘招生等）至[email protected]，并请注明详细联系信息。高分子科技®会及时推送，并同时发布在中国聚合物网上。
欢迎加入微信群 为满足高分子产学研各界同仁的要求，陆续开通了包括高分子专家学者群在内的几十个专项交流群，也包括高分子产业技术、企业家、博士、研究生、媒体期刊会展协会等群，全覆盖高分子产业或领域。目前汇聚了国内外高校科研院所及企业研发中心的上万名顶尖的专家学者、技术人员及企业家。
申请入群，请先加审核微信号PolymerChina（或长按下方二维码），并请一定注明：高分子+姓名+单位+职称（或学位）+领域（或行业），否则不予受理，资格经过审核后入相关专业群。
