近日，上海交通大學(xué)王久林副教授和楊軍教授（通訊作者）等人，設(shè)計(jì)并合成了水溶性聚合物粘合劑（PAA-P（HEA-co-DMA）），顯著提高了電極的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。并在Joule上發(fā)表了題為“Silicon Microparticle Anodes with Self-Healing Multiple Network Binder”的文章。上述溶性聚合物粘合劑（PAA-P（HEA-co-DMA）），其多重的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由剛?cè)峤Y(jié)合的鏈和鍵組成，并且在電極中具有特殊的自愈能力，不僅提供了足夠的機(jī)械支撐，而且緩沖了由Si-MP的體積變化引起的應(yīng)變。這項(xiàng)工作為提高電極循環(huán)穩(wěn)定性和促進(jìn)Si陽極商業(yè)化開辟了新的途徑。

圖1粘結(jié)劑的組成與表征

（A）共聚物的結(jié)構(gòu)式及其與Si的相互作用示意圖；（B）P（HEA-co-DMA）和PAA的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其復(fù)合物的彈簧膨脹劑模型示意圖；（C）PAA，P（HEA-co-DMA）及其混合物的衰減全反射-FTIR光譜圖；（D）0.2mV·s-1下， PAA-P（HEA-co-DMA）：Super P = 1：1組成的電極CV曲線圖。

（A）PAA-P（HEA-co-DMA）和PAA循環(huán)性能圖；（B）PAA-P（HEA-co-DMA）長(zhǎng)期循環(huán)性能圖；（C）不同面積質(zhì)量載荷的循環(huán)性能圖；（D）PAA-P（HEA-co-DMA）和PAA倍率性能圖；（E）高電流密度下PAA-P（HEA-co-DMA）的循環(huán)性能圖；（F）Si-MP-NCM全電池的循環(huán)性能以及庫倫效率圖。

（A）循環(huán)前使用PAA粘結(jié)劑SEM圖；（B）循環(huán)前使用PAA-P（HEA-co-DMA）粘結(jié)劑SEM圖；（C）和（E）循環(huán)100圈后使用PAA粘結(jié)劑SEM圖；（D）和（F）循環(huán)100圈后使用PAA-P（HEA-co-DMA）粘結(jié)劑SEM圖。

圖4 PAA-P（HEA-co-DMA）粘合劑的作用機(jī)理

（A）PAA-P（HEA-co-DMA）膜（42.9 Ω）和PAA膜（50.0 Ω）上LiPF6/EC-DMC-FEC電解質(zhì)的接觸角圖；（B）PAA-P（HEA-co-DMA）（紅色）和PAA（黑色）線性擬合陽極和陰極峰值電流與Si-MP電極的掃描速率。（C）PAA-P（HEA-co-DMA）粘結(jié)劑交流阻抗圖；（D）PAA粘合劑交流阻抗圖。

（A）原始電極的示意圖；（B）第1次鋰化后的示意圖；（C）循環(huán)過后的示意圖；（D）是C中紅圈的放大圖。

       本文提出了一種新的水溶性聚合物粘合劑（PAA-P（HEA-co-DMA））的合成方法。該粘合劑具有自修復(fù)多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，能夠緩沖Si微粒（Si-MP）體積變化引起的應(yīng)變，使得電極材料實(shí)現(xiàn)卓越的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。這項(xiàng)研究不僅有助于為下一代低成本和高能量存儲(chǔ)系統(tǒng)構(gòu)建穩(wěn)定的Si-MP陽極，而且為設(shè)計(jì)用于其他高容量電極的粘結(jié)劑設(shè)計(jì)了一種新的方式。