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

中科院過程所張鎖江院士、張蘭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）制備了一種復合粘結劑，以應對上述問題。

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，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，得到網狀結構。柔軟且具有Li⁺導電性的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緊密有效地結合。

此外，網狀結構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了其原始厚度。

圖2. 電化學性能

受益于上述優勢，該電極還表現出令人印象深刻的循環穩定性和倍率性能，在電流密度為1800 mA g^-1時，經過100次循環后顯示出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，這種軟硬結合的網狀粘結劑顯示了它在未來應用中的巨大潛力。

圖3. 循環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