科研风采 | 张佳颖：以硅碳专用粘结剂，助推高比能锂电池技术突破

在新能源产业日新月异的迭代中，传统的石墨负极已逐渐逼近理论极限，开发高比容量的硅碳负极是实现高能量密度锂电池的有效路径。然而，硅材料巨大的体积膨胀导致电极粉化、循环寿命急剧下降，难以在锂电池中有效应用。围绕这一核心挑战，我院的张佳颖博士专注于高性能粘结剂的开发与机理研究，致力于为新一代硅碳负极系统提供专用粘结剂解决方案。

对于硅碳材料而言，传统的水系粘结剂（如CMC/SBR）就像普通的胶水，无法承受硅在充放电过程中高达300%以上的体积膨胀与收缩，很快便会开裂、失效，导致电池性能崩溃。虽然粘结剂只占电池材料的极小部分（约2-5%），但能将活性物质、导电剂牢固地粘结在一起，形成稳定工作的电极。“因此，开发一种能适应硅碳负极巨大体积变化、维持电极结构长期稳定的专用粘结剂，是解锁高比能锂电池商业化大门的关键钥匙之一。我的工作，就是亲手锻造这把钥匙。”张佳颖博士解释道。

针对这一行业共性难题，她从分子结构设计源头入手，开发出一系列具有自主知识产权的新型高性能粘结剂体系。通过引入刚性预锂化聚合物，她验证了该类粘结剂可有效抑制硅负极的体积膨胀，显著延长电极循环寿命。为进一步全面优化硅电极性能，她还采用“软硬相交互策略”，巧妙平衡粘结剂的硬度与柔韧性，并借助官能团的独特性质，成功研发出同时具备高导电性、高强度、高延展性和自愈合能力的多功能粘结剂。

(a) 聚合物粘结剂硬/软相的聚合物结构及分子间作用力示意图；(b) 聚合物粘结剂的自愈合能力和拉伸性展示。

理论研究之外，推动实验成果走向产业应用是张佳颖博士的重要目标。加入衢州动力电池和储能研究院后，她与杭州集耀新材料科技有限公司达成合作，共同推进硅碳专用粘结剂的商业化开发。该粘结剂应用于高容量硅碳负极（600mAh/g）时，可实现全电池超过500圈的稳定循环，性能优于目前商用体系，有力加速了从实验室走向产业化的进程。

“我的研究工作不仅止于发表论文，更注重为研究院和行业创造实实在在的价值。”张佳颖博士表示。

一滴胶水，看似微小，却能凝聚起突破高比能电池技术壁垒的磅礴力量。张佳颖博士坚信，基础材料的创新是推动产业进步的基石。未来她将继续扎根于这“方寸之间”的粘结世界，不断探索性能更优、成本更低、更环境友好的新型粘结剂体系，为研究院的发展和我国新能源行业的持续领先贡献自己的一份“粘”聚力！