硅負極對于推進能量密集型鋰離子電池（LIBs）至關(guān)重要。然而，在其鋰化過程中產(chǎn)生的巨大體積變化和應(yīng)力帶來了巨大的挑戰(zhàn)，阻礙了其應(yīng)用。

中科院過程所張鎖江院士、張?zhí)m等采用軟組分瓜爾豆膠（GG）和剛性線性聚合物陰離子聚丙烯酰胺（APAM）制備了一種復(fù)合粘結(jié)劑，以應(yīng)對上述問題。

圖1. 材料表征

由于其強大的靜電力以及線性分子鏈的捕捉效應(yīng)，APAM是一種常用的水凈化絮凝劑，在這項工作中被用作GG的骨架，得到網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。柔軟且具有Li⁺導(dǎo)電性的GG鏈被松散地包裹在剛性的APAM分支中，分子鏈上豐富的羥基和羧基使其與Si緊密有效地結(jié)合。

此外，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)仍然可以封裝硅顆粒，通過鏈的延伸使其鋰化和膨脹。因此，帶有A2G1粘結(jié)劑的硅電極在鋰化時顯示出有限的厚度變化，僅為9%，遠遠低于GG（85%）和APAM（50%），并在脫鋰過程中幾乎恢復(fù)了其原始厚度。

圖2. 電化學(xué)性能

受益于上述優(yōu)勢，該電極還表現(xiàn)出令人印象深刻的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，在電流密度為1800 mA g^-1時，經(jīng)過100次循環(huán)后顯示出2104.3 mAh g^-1的高可逆容量，在10.8 A g^-1時顯示出966 mAh g-1的高倍率容量。

此外，在恒定容量（1000 mAh g-1）測試中，它也顯示出392次的長壽命。因此，這種軟硬結(jié)合的網(wǎng)狀粘結(jié)劑顯示了它在未來應(yīng)用中的巨大潛力。

圖3. 循環(huán)過程中的電極厚度變化

A Web-like Three-dimensional Binder for Silicon Anode in Lithium-ion Batteries. Energy & Environmental Materials 2022. DOI: 10.1002/eem2.12482