研 究 背 景

聚合物粘结剂是保障电池电极结构完整性的关键材料，但聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素等传统粘结剂本身绝缘，因此需要添加大量导电助剂来实现电子传导。随着高能量密度电池的需求不断提升，兼具机械粘结性能与导电性能的多功能粘结剂成为研发热点。其中，共轭导电聚合物粘结剂凭借自身离域 π 电子结构与可调控分子构型，成为极具发展前景的一类材料。该类粘结剂可同步实现电子传输与结构粘结，为减少电极中非活性组分、提升电极性能提供了可行方案。

成 果 介 绍

本文综述了锂离子电池用共轭导电聚合物粘结剂的最新研究进展，与以往主要探讨不同种类的导电粘结剂研究不同，本综述从结构设计的角度系统阐述可同步优化粘结剂导电性、机械强度与界面稳定性的改性策略。文章首先介绍粘结剂的基础设计原理，涵盖导电来源以及电极工况下的性能需求；随后分类梳理经典共轭聚合物、复合体系、精细化分子改性等主流结构设计方法；接着介绍可从机理层面解析结构调控对粘结剂性能影响的新型表征手段，以及该类粘结剂在新型电池体系中的实际应用；最后总结现阶段存在的技术难题，并展望面向下一代高能量电池的研发方向。该综述以“Conjugated Conductive Polymer Binders for Lithium Batteries: Structural Engineering and Design Principles”为题发表在Carbon Energy上。

图 文 解 析

图1  本文的研究思路框架

图2  共轭聚合物中掺杂调控电子结构的原理示意图

图3  共轭导电聚合物粘结剂在锂离子电池中的关键作用

图4  分子链层级设计：多组分导电聚合物粘结剂

图5  单体分子层面设计：导电聚合物粘结剂的分子与结构工程

图6  导电聚合物粘结剂的表征技术与分析手段

图7  导电聚合物粘结剂在硅负极中的应用

图8  导电聚合物粘结剂在硫正极中的应用

图9  导电聚合物粘结剂在高压正极材料中的应用

研 究 小 结

尽管近年来相关研究发展迅猛，但共轭导电聚合物粘结剂距离动力电池规模化商用仍面临诸多难题，需要从分子设计、多功能复合、规模化制备等方面持续攻关。文末归纳四大未来研究方向：

（1）离子-电子双导电型聚合物粘结剂

现有绝大多数导电粘结剂仅侧重电子导电性能，而高效离子传输同样是提升厚电极电化学动力学的关键。开发兼具锂离子传导与电子导通能力的双导粘结剂，能够大幅优化电荷输运效率、降低电池极化。

（2）共轭聚合物精准分子改性

精准分子工程可定向调控导电粘结剂的电子结构与理化性质，借助给体 - 受体主链设计、侧链官能化、嵌段共聚等改性方式，实现粘结剂导电性、柔韧性、界面相互作用的精细化调控。

（3）多功能复合导电粘结剂体系

下一代粘结剂将突破 “导电 + 粘结” 的基础功能，集成多种附加特性：如可修复电极力学破损的自修复型粘结剂、参与储荷的氧化还原活性粘结剂、调控界面电化学反应的催化型粘结剂等。

（4）绿色可规模化的粘结剂合成体系

面向产业化应用，导电粘结剂需适配电极大规模生产工艺；开发绿色合成路线、水性加工型粘结剂以及可循环利用聚合物，是构建可持续锂电技术的重要保障。

综上，共轭导电聚合物粘结剂颠覆了传统粘结剂仅作为惰性结构辅料的定位，升级为具备多重电化学功能的电极材料。依托高分子化学、材料工程与原位表征技术的持续突破，下一代适配高能量密度锂电池的导电粘结剂研发进程将进一步提速。

相关论文信息

论文原文在线发表于Carbon Energy，点击“阅读原文”查看论文。

论文标题：

Conjugated Conductive Polymer Binders for Lithium Batteries: Structural Engineering and Design Principles

文章研究方向：

锂离子电池导电聚合物粘结剂

论文网址：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cey2.70275

DOI: 10.1002/cey2.70275

关于“Carbon Energy”

Carbon Energy

2-年影响因子 21.4

5-年影响因子 21.3

JCR分区 Q1

CiteScore 32.7

官网 www.carbonenergy.org

Carbon Energy（《碳能源（英文）》）由温州大学和Wiley携手创办，聚焦清洁能源、光电催化、新型碳制造、碳减排等领域，旨在成为国内外优秀科研成果展示的高端平台、国家重大科研战略的助推器和广大科研工作者喜爱阅读的科研工具，立志成为未来“碳时代”高影响力的学术旗舰期刊。期刊创刊主编为丽水学院校长、温州大学原副校长王舜教授。

Carbon Energy 2018年创刊，2019年入选中国科技期刊卓越行动计划“高起点新刊”，2020年获批国内统一连续出版物号，连续五年入选科技期刊世界影响力指数（WJCI）报告，连续四年入选“中国最具国际影响力学术期刊”和中国科学院材料科学1区Top期刊，连续三年入选“北京国际图书博览会中国精品期刊展”，相继被DOAJ、CAS、ESCI、Scopus、SCIE、INSPEC、CSCD、OAJ、中国科技核心期刊目录等收录，2024年入选中国高校科技期刊建设示范案例库杰出科技期刊入库案例和中国科技期刊卓越行动计划二期英文梯队期刊项目。2025年影响因子为21.4，在能源与燃料、纳米科技、物理化学三大领域位列全球期刊前九，材料科学（多学科）领域472本期刊中，位列19。在此基础上，孵化《碳中和（英文）》和《碳创新（英文）》子刊。

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