锂离子电池在现代电子产品和电动汽车中扮演着重要的角色。然而，目前锂离子电池的化学组成无法满足人们对能源需求和可靠性日益提高的要求。为了在确保锂电池安全的同时提高其整体能量密度，研究人员将重点放在了可替代的电池材料上，如硅、硫和锂金属。尽管在基于这些材料的电池进入大规模生产并进入主流市场之前，必须克服许多问题（例如，硅裂化，多硫化物穿梭，锂枝晶等），但仍然都是极有希望的途径。聚合物是目前电池系统中广泛使用的一类材料。然而，许多新颖的聚合物化学物质可能具有比当前更好的性能和可靠性，甚至可以克服了上述新型电池材料的问题。

近日，斯坦福大学鲍哲南院士，南京大学贾叙东教授将解决上述电池材料问题的聚合物分为四类：聚合物电解质、聚合物人工固体电解质中间相、粘结剂以及隔膜。包括目前的研究进展和表征方法。最后指出了未来能源材料研究的发展方向。

文章要点

1）作者在聚合物电解质部分总结了双离子电解质和单离子电解质。并进一步分为凝胶或准固态电解质和全固态电解质。而在聚合物电解质领域中，提高能量密度和改善电池安全性是其主要目标。因此，作者总结了不同的聚合物结构，以满足高离子电导率和高LTN的要求。尽管聚合物电解质仍面临许多问题，但单离子全固态电解质有望解决现有的安全问题，并有望成为未来聚合物电解质领域的发展趋势。

2）作者根据不同类型的负极对人造SEI这一部分了分类。为了解决天然SEIs的固有缺陷，科研人员设计了聚合物基自组装电极，以解决特定电极固有的问题。对于石墨负极，PASEIs旨在减少不可逆的容量损失和界面电阻，而对于Si负极或Li负极，PASEIs旨在构建更稳定的界面，以防止体积变化和枝晶生长。作者重点研究了PASEIs的结构与性能的关系，其中经ASEI改性的负极能够保持较高的CE和良好的循环稳定性。

3）作者按石墨、硅负极、硫正极等不同电极的粘结剂功能对聚合物粘结剂进行了分类。对于每种电极材料，作者阐明了其仍存在的问题以及解决这些问题所需粘结剂的关键特性，利用不同的粘结剂设计以延长石墨负极的循环寿命，减轻硅负极的巨大体积膨胀并防止PS扩散，以及增强S正极的电子传导。

4）作者最后总结了隔膜的研究进展，分为三个部分：传统隔膜，高性能隔膜和未来的Li-S和Li-air电池隔膜。尽管传统的聚烯烃隔膜在工业中得到了广泛应用，但是其在热稳定性，润湿性和机械稳定性方面仍存在局限性。作者总结了在PE/PP隔膜上施加不同涂层的效果，尤其是聚合物涂层和聚合物/无机复合涂层。此外，还详细讨论了基于PE/PP以外的其他聚合物的高性能隔膜，并与PE/PP隔膜进行了比较，以突出电池性能的差异。

参考文献

Junheng Li, et al, Polymers in Lithium-Ion and Lithium Metal Batteries, Adv. Energy Mater. 2021

DOI: 10.1002/aenm.202003239

https://doi.org/10.1002/aenm.202003239