使用共价交联粘合剂（IB）的基本技术目标是促进与注入的电解质前体发生原位共价交联。通过利用粘合剂分子链上的丙烯酸酯官能团，该过程直接在活性材料表面构建一个坚固的交联网络，特别针对硅微粒等高容量组分。
交联粘合剂解决了由体积膨胀引起的机械失效问题。通过化学键合粘合剂与电解质，它创建了一个统一的网络，防止电极-电解质分离，确保了恒定的界面电阻和高效的离子传输。
交联网络的力学原理
应对体积波动
高容量活性材料，如硅微粒，在充放电循环过程中会经历剧烈的体积波动。
如果没有特殊的粘合剂，这种膨胀和收缩会物理上导致电极与电解质分离。
交联粘合剂经过专门设计，通过创建一种能够随材料一起移动而非脱离的结构来减轻这种应力。
官能团的作用
技术机制依赖于粘合剂分子链上的丙烯酸酯官能团。
这些基团充当化学锚点，引发与注入的电解质前体的反应。
这会产生原位共价交联效应，意味着键是在电池环境中化学形成的，而不仅仅是物理粘附在表面。
保持界面连续性
这种交联的最终目标是防止界面处的“接触丢失”。
稳定的界面保留了电池运行所需的离子传输通道。
通过保持这种连接，电池可以避免界面电阻的尖峰，而这些尖峰通常会导致容量快速衰减。
理解权衡
工艺复杂性
实施交联粘合剂引入了一个涉及电解质前体的原位加工步骤。
与仅仅作为被动粘合剂的传统粘合剂相比，这增加了制造过程中的变量。
需要精确控制注入和交联条件，以确保网络正确形成而不会阻塞离子通道。
平衡刚性和柔韧性
虽然网络必须坚固，但它不能过于僵硬。
如果交联网络过于僵硬，它可能无法适应其设计用于管理的体积膨胀。
成功取决于调整粘合剂化学性质，以在结构完整性和硅膨胀所需的弹性之间取得平衡。
电池设计的战略应用
如果您的主要关注点是循环寿命稳定性： 对于使用硅微粒的负极，优先采用IB方法，因为共价交联直接抵消了体积膨胀引起的退化。
如果您的主要关注点是界面电阻： 使用该粘合剂系统来维持高效的离子传输通道，确保物理分离不会阻碍高应力循环期间的离子流动。
共价交联粘合剂将电极粘合剂从被动胶水转变为主动结构组件，这对于准固态锂离子电池的生存能力至关重要。
总结表：
| 特征 | 技术机制 | 对电池性能的影响 |
|---|---|---|
| 官能团 | 粘合剂链上的丙烯酸酯官能团 | 促进原位共价交联 |
| 网络结构 | 坚固的交联网络 | 防止电极-电解质分离 |
| 材料支撑 | 针对硅微粒定制 | 减轻体积波动带来的应力 |
| 界面目标 | 保持界面连续性 | 确保高效稳定的离子传输 |
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参考文献
- Dong‐Yeob Han, Jaegeon Ryu. Covalently Interlocked Electrode–Electrolyte Interface for High‐Energy‐Density Quasi‐Solid‐State Lithium‐Ion Batteries. DOI: 10.1002/advs.202417143
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
