2026 年 10 月 12 日
加利福尼亚大学圣地亚哥分校（UC San Diego）的工程师团队研发出一种新型电池粘合剂，该材料可溶于水且不含氟聚合物。这一突破有望使锂离子电池的生产与回收过程更加环保，同时保持与传统电池相当的性能。
相关研究成果已于 10 月 9 日发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。该项目由 UC San Diego 雅各布斯工程学院化学与纳米工程系 Aiiso Yufeng Li 家庭教授郑晨（Zheng Chen）的实验室，与北美丰田研究院（Toyota Research Institute of North America）的约翰·穆尔顿（John Muldoon）团队合作完成。
传统粘合剂的局限
在电池制造中，粘合剂类似于胶水，用于将电极粉末混合并固化成固体层，随后这些层被堆叠卷绕形成电池单元。尽管粘合剂仅占电池重量的极小部分，但其对制造工艺和回收流程有着决定性影响。
目前，锂离子电池普遍使用含氟聚合物作为粘合剂，因其能提供强粘性、均匀的电极结构以及在多次充放电循环中的稳定性，从而保障电池性能和寿命。然而，这种高稳定性也带来了回收难题。
“同样的稳定性使得电池更难回收。”郑晨指出。他在 UC San Diego 的可持续材料和能源实验室致力于开发高效、环保的方法，以回收和恢复废旧锂离子电池的材料。
制造与回收中的痛点
传统含氟粘合剂的使用涉及复杂的工艺流程：首先需在有毒溶剂中溶解粘合剂并与电极粉末混合；涂覆后，需通过大型干燥炉蒸发溶剂；最后还需额外步骤来回收和净化溶剂以便重复利用。
“这些额外步骤显著增加了电池制造的成本、能源消耗以及环境影响。”该研究第一作者、郑晨实验室博士后研究员 J. Lin 表示。
此外，含氟粘合剂也让电池回收过程变得复杂。它们在电极表面留下顽固残留物，去除这些残留物通常需要高温或腐蚀性化学物质。这不仅产生危险废物，还会生成含氟副产品，进而污染回收后的电池材料。
无氟、无毒溶剂解决方案
为解决上述问题，郑晨团队开发了一种不含氟的水溶性粘合剂。虽然此前已有其他水溶性粘合剂存在，但它们往往缺乏高性能电池所需的强度和耐久性。
新型粘合剂由两种廉价且广泛使用的聚合物制成：聚烯酸（Polyacrylic acid）有助于混合物在制造过程中均匀分布并提供灵活性，常用于食品和纸制品；另一种材料则提供强度和粘性。
研究人员先将这两种聚合物溶于水中，然后添加天然存在的柠檬酸，通过化学方式将聚合物结合。不同类型的化学键相互强化，形成一个紧密连接的网络，赋予粘合剂强度、灵活性、稳定性和粘合力。
性能表现与回收优势
测试显示，使用新型无氟粘合剂制造的电池，其初始性能与传统锂离子电池相当。甚至在经历数百至数千次充电循环后，新电池仍能保持更长的容量。
该粘合剂具有广泛的兼容性，适用于多种电极类型，包括磷酸铁锂（LFP）阴极、富镍阴极、石墨阳极以及硅阳极等。
在回收方面，新型粘合剂同样简化了流程。研究人员无需像处理含氟粘合剂那样使用强烈化学物质和高温进行剥离。只需用水即可溶解粘合剂，使电极涂层能够干净地与金属箔分离，且不留残留物。
通过直接回收工艺，回收的电极材料可直接再生并用于制造新电池。数据显示，这些回收电池的制造性能与使用传统含氟粘合剂电池中回收材料制造的电池一样好。
目前的下一步工作是扩大粘合剂的生产规模以满足商业制造需求。研究人员正致力于为不同的电池化学体系优化粘合剂以提升性能。郑晨及其团队计划通过与行业合作伙伴的合作，推动该技术的商业化应用。
参考文献：
J. Lin et al., Fluorine-free polymer binder enables circular manufacturing and recycling of lithium-ion batteries, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-78215-3
