锂离子电池硅基负极水溶型粘结剂研究进展

周华东，程文海，王海*

（1.浙江衢化氟化学有限公司；2.浙江凯圣氟化学有限公司：浙江 衢州 324004）

锂离子电池粘结剂将正负导电材料、导电添加剂和集流体牢固地粘结在一起，增强活性材料与导电剂以及活性物质与集流体之间的电子接触，更好地稳定极片结构，对电池性能有重要的影响。虽然在锂离子电池电极制造的原料中粘结剂质量仅有1.5%左右，但粘结剂种类和性能对提高电池综合性能方面有重要的意义。为了提高锂离子电池电极综合性能，正负极活性物质、导电剂和集流体（铜或铝箔）等方面的挑战逐步得到解决，粘结剂成为影响电池电极粘结力的主要因素。国内以比亚迪为代表的新能源汽车产业高速发展的大背景下，动力锂离子电池的需求量呈爆发式增长，仅我国锂电池粘结剂市场规模会达到50亿元以上。

多年来，石墨一直被用作锂离子电池的负极活性材料，是因为其成本低、储量丰富、锂离子嵌锂和脱锂过程中的电位分布低且平坦。最近，硅（Si）因其对锂离子插入和提取的理论比容量非常高而受到了广泛关注，硅的理论比电容为4.2 Ah/g，以Li4.4Si 的形式存在，或3.6 AW/g 以Li3.75Si方式存在，约为石墨（0.372 Ah/g）的10 倍。然而，在锂离子插入脱离过程中，硅的严重体积膨胀（约400%）会破坏负极结构，增加阻抗，从而迅速降低锂离子电池的容量。需要找到合适的粘结剂来克服硅的这一缺点，以实现其在下一代动力电池中的应用。锂离子电池粘结剂主要分为溶剂型粘结剂和水溶型粘结剂，目前使用最广泛的商业化溶剂型粘结剂是聚偏氟乙烯（PVDF），其具有较好的结合性能和电化学稳定性[1-3]。但溶解PVDF需要采用有机溶剂N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP），并且其强度不足，毒性较强，使用过程中极易挥发，对环境有害有毒，因此绿色环保型的水溶型粘结剂就成为行业发展的方向[4]。

水性粘结剂以水作为分散介质，具有环境污染小、成本低的特征，溶剂型粘结剂存在环境污染，人们对水性粘结剂的关注度越来越高，报道的水性粘结剂越来越多。

1 粘结剂要求与机理

锂离子电池对粘结剂的要求为[5-7]：

1）粘附性能和柔韧性强，在电池充放电过程中，保证电极弯曲和活性物质的体积变化不发生脱落，保持结构稳定；

2）具有良好的电化学稳定性和耐电解液腐蚀性，在工作电压内不发生氧化还原反应；

3）电极导电性和导锂离子能力好；

4）原料成本和使用成本低、无污染；

5）具有较好的电化学和化学稳定性，高压高温条件下具有稳定性。

锂离子电池中的粘结剂主要有2种方式发挥粘结作用：

第1 种是机械啮合力作用，粘结剂与活性物质、导电剂和集流体的粗糙表面作用，粘结剂溶于溶剂中，溶剂分子与粘结剂一起嵌入活性物质中，2种界面材料通过相互钩住粘附在一起；

第2种是粘结剂与活性物质、导电剂和集流体之间的界面作用力，包括范德华力、氢键、离子键、配位键和共价键等，这些界面作用力使粘结剂与活性材料之间相互作用，形成化学连接[8]。

2 羧甲基纤维素类粘结剂

羧甲基纤维素类（CMC）粘结剂是阴离子型纤维素醚类，无毒无味、性能稳定，与PVDF 相比，价格要低很多。如前所述硅负极的棘手问题阻碍了其在大容量锂离子电池中的广泛应用，粘结剂是提高硅负极电化学性能的有效途径之一。硅负极需要使用粘合剂，以在循环期间硅的巨大体积变化时保持电极的完整性。

KIM报道了电极制造过程中原位形成的Zn2+咪唑配位交联CMC 骨架。该研究强调了高可逆金属离子配体配位化学对于高容量电极粘合剂的重要性。Zn2+咪唑配位键和聚乙二醇链的灵活性共同导致了粘合剂网络的高弹性。高弹性可拉紧硅颗粒间的接触并保持电极的完整性，这2种都有利于电池长期循环使用。这种电极具有商业水平的面容量，在与LiNi0.8Co0.15Al0.05O2正极配套的全电池中显示出优越的循环寿命[9]。

HUET也通过配位化学对聚合物粘结剂进行物理交联，可显著提高硅负极的电化学性能，扫描电子显微镜和能量色散X 射线光谱仪用于探测此类电极的纳米级形貌。该技术揭示了羧基粘合剂与Zn2+的均匀配位及其在硅表面的分层。第1次循环后形成的固体电解质界面（SEI）与锌配位粘结剂更加致密，配位粘结剂的优越性可归因于其改善了机械性能而能够更好地稳定电极和SEI层，导致较低的SEI阻抗，较高的第1循环库仑效率，对于6 mAh/cm2以上的高负载电极，50次循环后容量保持率提高40%[10]。

WANG 受贻贝启发，通过酰胺化反应对水溶性粘合剂CMC进行改性，使用多巴胺改性CMC的聚合物主链，多巴胺修饰的CMC（CMC-DOP）经液体1H核磁共振（1H NMR）光谱、傅里叶变换红外（FT IR）光谱和X 射线光电子能谱（XPS）技术表征。极性邻苯二酚基团和丰富锚定点的CMCDOP 具有较高的附着力和优异的电化学性能，使用Si@CMC-DOP粘结剂的电池的初始比容量高达3.418 Ah/g，循环200 次后，电池容量仍保持1.651 Ah/g。此外，CMC-DOP粘结剂的紧密包裹效果可以有效地保护活性材料不暴露在电解液中，减少电解液分解以及固体电解质界面（SEI）层的大量形成，使硅负极在长期的循环中还能保结构完整以及极轻微的极化作用[11]。

TZENG 报道了1 种用于锂离子电池多孔硅基负极制造的简易热解工艺。将100 nm×800 nm×800 nm 的硅片与等质量的CMC 和丁苯橡胶（SBR）作为粘结剂和导电增强添加剂Ketjen Black（KB）混合，硅粘结剂KB 的质量比分别为70%:20%:10%，在700 ℃的惰性氩气环境中进行1 h 的热解。该工艺将粘合剂转化为硅上的石墨碳涂层和多孔碳结构，从而导致初始库仑效率（ICE）从热解前的67%提高到热解后的75%，在以1 A/g 速率进行100 次放电充电循环后，保留2.1 mAh/cm2的面积容量。ICE和循环性能改善归功于石墨涂层保护硅不与电解液发生不可逆反应，从而形成化合物如锂硅氟化物（Li2SiF6）以及多孔碳结构提供的物理完整性和缓冲空间。通过消除KB的不利影响，当导电性增强添加剂的用量和选择得到优化时，硅与粘结剂质量比为70%∶30%的负极将ICE进一步提高到约90%[12]。

ZHENG 提出了1 种粘合剂接枝策略，以构建共价交联粘合剂——羧甲基纤维素/植酸（CMC/PA），该粘合剂构建了一个具有更多接触点的分支网络，允许通过氢键与Si 纳米粒子形成更强的键合，得到的Si CMC/PA 电极显示出高可逆容量，并提高了长期循环稳定性。此外，由获得的Si CMC/PA 负极和商用LiFePO4正极组成的组成全电池也具有良好的循环性能（120.4 mAh/g，1 C，超过100 次循环，容量保持率为88.4%）。采用原位透射电子显微镜观察CMC/PA的结合效果，与传统CMC 粘合剂不同，CMC/PA 可以有效防止锂化硅负极开裂。此外，结合原位显微镜和X 射线光电子能谱分析揭示了Si CMC/PA 电极优异的锂离子存储性能原因，是其优异的结构完整性和循环期间稳定的固体电解质界面膜，该研究为显著提高下一代LIB用硅负极的性能提供了一种简便有效的粘合剂接枝改性策略[13]。

同理，LIAO 通过CMC 和亚氨基二乙酸（IDA）在电极制备过程中的原位热交联，形成与亚氨基二醋酸（c-CMC-IDA150）交联的羧甲基纤维素（CMC）的三维（3D）结构，可以构建一个坚固的网络来抑制硅负极的体积变化，保持电极的完整性。此外，三维交联c-CMC-IDA150提供了足够的接触位点以提高粘合强度。因此Si@c-CMC-IDA150 显示了更长的循环寿命，在电流密度为0.2 A/g的情况下进行100次循环后，容量达到1.020 Ah/g。随着电流密度增加到1.0 A/g，200 次循环后Si@c-CMC-IDA150 负极容量为0.899 Ah/g，容量保持率为70.2%[14]。这项工作为制备高性能硅负极提供了潜在的前景。

3 聚丙烯酸（酯）类粘结剂

聚丙烯酸（PAA）是锂电池硅负极常用的粘合剂之一。然而，它不能适应锂嵌锂/脱锂过程中硅负极的巨大体积变化，这将导致硅基锂电池的容量和循环性能急剧衰减。

HU 设计了1 种新型高交联粘合剂，通过交联酯化反应合成氧化淀粉（OS）和PAA，并用于减少硅电极在循环过程中的负面影响。与PAA 粘结剂相比，交联聚合物粘结剂可以有效地提高硅负极的电化学性能。交联聚合物粘结剂电极的初始比放电容量和库仑效率分别为3 441.7 mA h/g 和62.39%，在电流密度为200 mA/g 的情况下，100次循环后，使用交联聚合物粘合剂的电极的放电容量和容量保持率分别为1.386 Ah/g和40.28%，大于PAA电极（1.068 Ah/g和30.28%）[15]。该解决方案提供了一种新型交联聚合物粘结剂的设计，可用于体积变化较大的负极材料的实际应用。

ZHANG 提出了1 种用于锂电池硅负极的聚多巴胺（PDA）/PAA复合粘合剂。这种PDA-PAA粘合剂具有三维网络结构，并在活性材料和集流体之间提供了强大的附着力。当PDA-PAA 用于硅负极时，在2C 时锂电池表现出2.383 Ah/g 的高比容量，100次循环后容量保持率为77.7%[16]。

稻壳（RH）是一种全球丰富且可持续的生物资源，由木质纤维素和无机成分组成，其中大部分由硅氧化物组成（干燥RH 中质量分数约20%）。通过1 000°C碳化制备RH衍生C/SiOx复合材料（RHC），用于锂离子电池负极。为了找到适合RHC 的粘合剂，KUMAGAI 使用2 种不同的水性粘合剂：PAA、羧甲基纤维素与丁苯橡胶（CMC/SBR）的组合来制作RHC 电极。采用半电池结构评估了RHC电极在嵌锂/脱锂方面的速率和循环性能，采用阻抗分析以确定RHC 电极电阻增加的原因。结果表明，使用PAA 制备的RHC 电极表现出较高的锂离子可逆比容量，PAA 增强其对硅负极的粘附强度，并减轻了由界面膜形成引起的电极电阻增加。PAA 对RHC 中SiOx的高亲和力稳固了锂离子电池的负极性能。因此，在最高电流密度（1 A/g）和1 000次循环实验中，完全锂化的RHC-PAA显示出较高、稳定的锂离子嵌锂/脱锂比容量。RHC-CMC/SBR 的内部结构更为脆弱和多孔，当电流密度低于500 mA/g 时，虽然它具有更高的比容量，但容易产生不可逆容量[17]。

LIU 通过将PAA 与含有磷和氮元素的阻燃环氧树脂（FREP）交联来设计和制备阻燃粘结剂。与PAA 相比，它对液体电解质具有更好的润湿性。此外，三维PAA-FREP聚合物粘结剂不仅提供了足够的机械强度来缓冲硅的体积变化，而且还通过环氧基团增强了活性膜与铜集电器之间的界面粘合。最重要的是，粘结剂中的FREP成分具有极好的阻燃性。通过这些方式，多功能粘合剂具有优异的机械、电化学和安全性能[18]。

LIU开发了1种具有高度可拉伸和弹性网络结构的聚合物粘合剂，能够适应硅的体积变化。这是通过在电极制备过程中异氰酸酯和羧基之间的反应，将PAA 与由聚乙二醇（PEG）链和2-脲基-4-嘧啶酮（UPy）部分组成的端异氰酸酯聚氨酯低聚物原位交联实现的。在这种粘结剂网络中，PAA可以通过与表面羟基形成氢键而强烈地粘附到硅颗粒上。PEG 链诱导了聚合物网络的灵活性，而UPy部分通过形成可逆的强四氢键交联剂，赋予聚合物网络理想的机械强度。这种粘结剂不仅可以充分适应硅的体积变化，还可以提供强大的机械支撑，有效维持硅负极的完整性，从而提高循环稳定性和速率性能[19]。

4 聚乙烯醇类粘结剂

聚乙烯醇（PVA）分子中的主要结构为1,3-丙二醇，分子链有大量的羟基，可以通过氢键与活性物质相互作用而粘结在一起。但PVA 粘结剂能够溶解于碳酸酯类电解液中，如能溶于常用的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯等有机溶剂中，使用效果不大令人满意。将PVA 与其他聚合物共混，或对PVA 端基修饰等方法可改善PVA粘结剂的应用。

JIAWEI 等以四硼酸钠（ST）为交联剂，通过淀粉和PVA原位交联，探索了1种新型的基于硅负极双动态化学键的三维粘结剂（简称SPS）。这种SPS粘结剂引入了大量氢键和动态硼酸酯键，构建了一个灵活而坚固的网络，从而对电极进行机械支撑。此外，可以有效地减轻硅负极体积巨大变化引起的结构损伤。这种独特的粘结剂能够通过保持稳定的SEI 层来提高Li+的传输效率，并提高硅负极的循环稳定性。因此，在SPS粘结剂的支持下，硅负极表现出优异的电化学性能。电流密度为1 A/g时，300次循环后Si@SPS电极具有mAh/g高比容量，并在2次循环后保持相对稳定的库仑效率[20]。

KIM 开发出聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸（PEDOT-PSS）和PAA 的导电聚电解质复合物类粘结剂，为了增强该复合物力学和导电性能，PEDOT-PSS 进一步与聚合物混合——聚乙二醇（PEG）和聚环氧乙烷（PEO）。研究发现，PEG和PEO 加入提高了复合物类粘结剂电导率（～40%）和可拉伸性（～60%）。此外，银纳米线（AgNW）网络与聚合物粘合剂相结合，提供有效的三维电路径和足够的空隙空间来缓冲硅的体积变化。经过100次循环后，在0.8 A/g下，所制备的硅负极表现出更高的比容量1.066 Ah/g，且倍率能力有所提高[21]。容量保持是影响硅基锂离子电池和其他储能装置性能的关键因素之一。

ZHAO 提出了1 种由PAA 和偏硼酸锂（LiBO2）溶液组成的三维网络粘合剂（表示为PVA+LB），以提高硅基锂离子电池的循环稳定性。当使用PVA+LB作为粘结剂时，硅电极在180次循环后的可逆容量保持在1.767 Ah/g，表现出良好的循环稳定性。此外，使用PVA+LB 粘结剂的硅/碳（Si/C）负极具有优异的电化学性能，在电流密度为1 A/g的情况下进行800 次循环后，其容量保持率达到73.7%（0.858 3 Ah/g）[22]。PVA+LB 粘结剂的高黏度和3D网络结构提高了含Si或Si/C电极稳定性的主要原因。这种新型粘合剂在设计新一代硅基锂离子电池甚至电化学储能装置方面显示出巨大潜力。

5 海藻酸钠

海藻酸钠（SA）分子由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古洛糖醛酸按β-1,4-糖苷键连接而成线型聚合物，每个单体单元上都有2个羟基和1个羧基，在水溶液中可表现出聚阴离子行为，具有一定的粘附性。

LI 以无机交联剂硼酸钠（SB）和常用粘结剂SA 通过酯化反应缩合，反应产物标记为SA-SB。研究发现，交联后SA-SB 的机械强度和剥离强度有所提高，这有利于在电极长周期循环中保持硅负极的结构稳定性。结果表明，在0.2 A/g 下进行100次循环后，使用SA-SB粘结剂的硅负极的容量保持率（64.1%）高于SA（50.6%）[23]。

GUO 以大量廉价的SA 和羧甲基纤维素为原料，通过质子化和混合制备了1种无定形交联粘结剂，用于改善锂离子电池中硅负极的电化学性能。2种聚合物中的官能团之间通过分子间氢键形成的无定形交联结构有效地增强了粘合剂的柔韧性和强度，从而使粘合剂与硅负极中的其他组分之间具有较强的粘附力。此外，粘结剂可耐受大体积变化，并减少充放电过程中的硅粉化，粘结剂中的氢键有助于在体积变化期间保持负极完整性，从而在150 次循环后，500 mA/g 电流密度下，容量为1.863 Ah/g，具有出色的循环稳定性和卓越的速率能力[24]。

6 水性聚氨酯类粘结剂

水性聚氨酯是以水代替有机溶剂作为分散介质的新型聚氨酯体系，分子链中含有的羧基、羟基等在适宜条件下可参与反应，使粘结剂产生交联反应，其黏度可通过水溶性增稠剂及水来调整。

NIU采用2种最常见的聚合物聚氨酯（PU）和聚多巴胺（PDA）通过简单的加热混合得到复合粘结剂，用于LIB 中的SiMP 负极。在PU-PDA 粘结剂中，PU 和PDA 的协同作用使其能够适应SiMP 的体积膨胀，保持电极完整性，并提供优异的循环性能和长循环寿命。带有PU-PDA粘结剂的SiMP 负极在0.2 C 电流密度下1 000 次循环后容量保持在1 Ah/g以上，并且在4 C时可提供1.399 Ah/g的放电比容量[25]。该研究为下一代LIB中的SiMP电极提供了一种安全、简单、高效的PU-PDA聚合物粘合剂。

LOEFFLER 报道了热固化聚氨酯（PU）/羧甲基纤维素（CMC）混合物作为锂离子电池电极粘结剂的研究。结果表明，PU 具有优异的热稳定性和电化学稳定性，以PU 为粘结剂的正极（NMC）和负极（石墨）电极具有良好的电化学性能。最重要的发现是PU防止集流体腐蚀的能力，SEM研究表明，PU隔离了活性材料颗粒，防止浆液中pH升高对集流体的影响[26]。

7 其他粘结剂

一些天然聚合物与硅活性材料表现出良好的粘合性能。然而，它们保持电极结构完整性的能力有限，因为仅基于弱氢键的网络结构在循环过程中容易变形，需要对天然聚合物进行交联改性。CAI开发了1 种原位共价交联三维（3D）超分子网络分子，这种离子导电交联剂通过Diels-Alder 反应构建，并将其应用于硅电极以改善循环性能[27]。网络结构形成是通过呋喃-阿拉伯木聚糖（CFG）和马来酰亚胺-聚乙二醇（PEG）反应完成的，PEG 中的马来酰亚胺基团可以在室温下与CFG 中的呋喃基团自发反应，从而在网络中形成强共价键。交联CFG-PEG 粘结剂与硅活性材料和集流体表现出良好的粘结性能。CFG 的分支和PEG 的官能团有利于提高硅负极中锂离子的电导率，从而获得优异的速率性能。带有交联CFG-PEG 粘合剂的硅负极具有优异的循环稳定性。因此，原位交联3D网络作为一种新型粘结剂，在下一代锂离子电池中具有制造先进硅负极的巨大潜力。

交联乙二醇-壳聚糖（GCS）是一种高效、低成本、环保、水溶性的锂离子电池硅负极聚合物粘合剂。RAJEEV 通过动态Schiff 碱反应，在乙二醇-壳聚糖中的氨基和氧化海藻酸钠（OSA）的双醛基团之间构建了超分子三维网络[28]。氧化的海藻酸交联剂与天然聚合物自发反应形成亚胺键，从而形成超分子网络。这种机制为硅负极（GCS-IOSA）提供了强大的动态共价键合聚合物粘合剂，可以有效缓冲嵌锂/脱锂过程中发生的硅的大体积变化。所获得的GCS-I-OSA 粘结剂的硅负极具有优异的电化学性能，具有高度的可逆性（0.2 C、100 次循环后电池比容量为2.316 Ah/g）。此外，GCS-I-OSA 电极表现出优异的速率性能，实现了高可逆性（高电流密度5C 时电池比容量为2.185 Ah/g）和高长期循环稳定性（200 次循环后电池比容量为1.507 Ah/g），即使在高电流密度（1C）下也是如此。

JANG 探讨了水溶性天然多糖λ-卡拉胶（CGN）作为LIB 中硅纳米颗粒粘合剂的适用性。研究了商用（CGN-com）和定制（ext-CGN）CGN的粘合剂特性。CGN 粘结剂具有优异的力学性能和显著的界面粘结性。CGN 中磺酰基改善了锂离子的传输动力学，CGN 也有效地缓冲了硅的体积膨胀，提高了循环性能和速率性能。当与商用NCM811 正极配对时，全电池使用Si@CGN-com和Si@CGN-ext作为负极，50次循环后容量分别为79.96 mAh/g和75.68 mAh/g[29]。

LIANG 开发了一系列以羧甲基壳聚糖（C-Cs）和丁苯橡胶（SBR）为基础的水溶性硅负极粘结剂。通过电解质溶胀实验、剥离实验和扫描电镜研究了改性硅电极的物理性能。C-Cs/SBR 粘结剂为铜箔和活性物质提供的机械强度高于C-Cs 粘合剂。这种性能可以有效降低硅负极在重复使用过程中因体积急剧变化而产生的应力、应变，并改善锂离子电池的电化学性能，当电流密度为4 A/g时，含C-Cs/SBR 粘结剂的硅电极的放电容量达到1.340 Ah/g，在500 mA/g 下重复使用400 次后，其放电容量为1.020 Ah/g[30]。

聚谷氨酸通过交联改性也能成为锂离子电池硅负极粘结剂。XIAO 报告了1 种由环氧氯丙烷（PGA-ECH）交联的γ-聚谷氨酸水性粘合剂，该粘合剂对硅负极有增强作用，以实现长期循环稳定性。粘结剂结构中丰富的酰胺、羧基和羟基与硅表面形成强烈的相互作用，这有助于增强界面粘结，同时粘结剂中强大的共价相互作用和超分子相互作用确保了机械强度和弹性，锂离子与羧酸（肽）键的氧（氮）原子之间的相互作用，作为路易斯碱有助于锂离子的扩散。使用该PGA-ECH粘结剂的硅负极显示出令人满意的初始放电容量（1.962 Ah/g），并在500 mA/g 电流密度下500 次循环后保持0.9 Ah/g 的高容量。同时，组装的Si|LiNi0.6Co0.2MnO0.2全电池显示出155 mA/g 的可逆容量，并显示出100次循环后73%的容量保持率[31]。

传统上聚酰亚胺作为溶剂型粘结剂的代表，SO合成了环保型水溶性聚酰胺酸盐（W-PAmAS）作为硅负极的粘结剂[32]。使用W-PAmAS粘结剂的-COOH 形成酯键与Si 纳米粒子（SiNP）表面发生化学反应，酯键可以有效地结合SiNP，即使在严重的体积变化期间也是如此。含W-PAmAS粘结剂的硅负极表现出优异的电化学性能，在1.2 A/g 电流密度下200次循环后，容量高达2.061 Ah/g。

8 结 语

自20 世纪90 年代锂离子电池首次商业化以来，锂离子电池已成为我们日常生活中不可或缺的一部分，尤其是便携式电子设备。近年来，为了降低碳足迹和缓解气候变化，电动汽车发展对锂离子电池需求旺盛，迫切需要高能量密度、安全性好的锂离子电池，普通石墨负极已经无法满足高能量比、高电压锂离子电池的设计需求。硅负极材料的理论比容量达到4.2 Ah/g，是石墨负极的10 倍以上，被认为是一种理想的高性能能锂离子电池负极材料。不幸的是，其在循环过程中的硅巨大体积变化导致循环行为不稳定，硅负极的棘手问题阻碍了其在大容量锂离子电池中的广泛应用，粘结剂是提高硅负极电化学性能的有效途径之一。

为了克服这些挑战，本文对硅基粘结剂进行了分类，并介绍了不同粘结剂的机理，及各种粘结剂最新进展，重点介绍了绿色环保型的水溶性粘结剂，其必将成为行业发展的方向。粘结剂在影响硅基电极的电化学性能方面起着关键作用，理想的粘结剂是将能够高效的各种材料粘结在集流体上，还要保持粘结剂分子及电极材料合适的刚性和柔性，能够减少在电极制备过程产生的应力，减轻锂离子电池嵌锂/脱锂过程中硅体积的改变，保持电极的机械完整。如前文所述，各种粘结剂虽然都具有较好的性能，能够满足电池一定的性能需求，但综合性能并不那么完美，通过分子接枝、改性、聚合物共混和3D多孔支架构建是解决粘结剂各种问题的有效途径。