Page 50 - 《精细化工》2022年第7期

·1336· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

改性。PARK 等 [38] 通过自由基聚合合成了聚甲基丙 但是由于 PPy 刚性太大，循环过程中导电网络易遭
烯酸芘甲酯（PPy），芘侧链通过 π-π 堆积作用增强 到破坏，因此可以加入具有较好弹性和柔韧性的物
黏结剂的导电性，柔性主链结构促进了芘单元和硅 质来改善黏结剂的力学性能，分散因硅大体积变化
颗粒之间的强相互作用，有助于电子在电极中的传 产生的应力，提高电极的循环稳定。
导。之后，作者在 PPy 中引入三氧化乙烯甲基醚甲
基丙烯酸酯制备了黏结剂 PPyE（甲基丙烯酸芘甲酯
和三氧化乙烯甲基醚甲基丙烯酸酯通过自由基共聚
得到）（图 7a）来进一步提高电子的迁移率。如图
7b~c 所示，三氧化乙烯甲基醚甲基丙烯酸酯虽然不
导电，但是提高了 PPyE 薄膜的均匀性，使电极具
有更高的电子迁移率。
PPy 导电黏结剂虽具有良好的导电性，但是其
刚性太大，这将导致导电网络在充放电过程中易因
应力集中而被破坏。YE 等 [39] 通过缩聚和可逆加成-
断裂链转移（RAFT）聚合将聚丁二烯（PB）引入
到 PPy 中，增加了黏结剂的柔韧性。PPy-b-PB 黏结
剂中的聚丁二烯链段具有优异的弹性，不仅可以很
好地适应硅颗粒的体积变化，而且有助于刚性的
PPy 通过 π-π 堆积作用形成导电网络，使黏结剂具

有优异的可逆形变能力，可以像弹簧一样将硅颗粒 图 7 PPy 与 PPyE 黏结剂的合成（a） [38] ；黏结剂在硅片
黏结在一起，提高电极的容量和循环寿命。 上沉积的光学图像：PPy（b），PPyE（c） [38]
聚芘类导电黏结剂展现出高容量和较好的倍率 Fig. 7 Synthesis of PPy and PPyE binder (a) [38] ; Optical
性能，有助于形成更稳定的 SEI 层，且制备过程简 images of binders deposited on silicon wafers: PPy
(b) and PPyE (c) [38]
单。该类黏结剂属于 n 型导电黏结剂，易于与其他
聚合物共混，这有利于进一步提高黏结剂的性能。 导电型黏结剂的性能对比见表 2。

表 2 导电型黏结剂的性能对比
Table 2 Performance of conductive binders
黏结剂 负极材料/ 初始比容量/ 参考
黏结剂 容量保持率
2
质量分数/% (负载量，mg/cm ) (mA·h/g) 文献
PAAA 25 Si=50 nm（1.5） 2384 81.6%，750 mA/g 循环 50 次 [29]
PA-PANI 10 Si@SiO x=50~100 nm（0.20~0.35） 1590 85.5%，1 A/g 循环 500 次 [30]
c-PEO-PEDOT∶PSS/PEI 10 Si=180 nm（2.2） 2440 83.1%，1 A/g 循环 500 次 [32]
PPP 22 Si=50~100 nm（~0.4） 2026 87.5%，循环 100 次 [33]
GP-10-30 30 Si=70~117 nm 2855.7 68.3%，0.5 A/g 循环 200 次 [34]
PF-COONa 33 Si=~50 nm（0.19） 4396 85.2%，420 mA/g 循环 100 次 [36]
PFPQ-COONa 33 SiNPs（1.2） 3982 91.0%，0.1 C 循环 100 次 [37]
PPyE 33 SiNPs（0.16） ~1900 79.0%，2 C 循环 1000 次 [38]
PPy-b-PB 33 Si=79~122 nm（~0.24） 3393 87.1%，0.84 A/g 循环 200 次 [39]
注：GP 为甘油和 PEDOT:PSS 交联后的缩写。

2.5 小结 极大限制；PEDOT︰PSS 黏结剂可以降低电池的内
由于传统的聚合物黏结剂的导电性较低，这将 阻，促进电子和离子的传输，但与活性物质间的相
会增加电极在循环过程中的电阻，同时，由于与硅 互作用较弱，需要与含极性官能团的聚合物相结合；
颗粒间的相互作用较低，导电物质在电极循环过程 聚芴基黏结剂可以和活性物质间形成强化学键，提
中易脱落，导致导电通路断开，因此，开发导电型 高电极的电化学性能，但其制备过程较为复杂，不
黏结剂具有十分重大的意义。在上述导电黏结剂中， 利于大规模应用；聚芘类黏结剂具有较高的电子迁
聚苯胺黏结剂具有良好的导电性能，但是在电压 移率，制备简单，但是其刚性太大，在应用过程中
<1 V 时会失去导电性，在硅基负极中的应用受到了 需要提高柔顺性。总的来说，在硅基负极中，导电