長期以來，電極/電解質界面不穩定、反應動力學緩慢和過渡金屬（TM）溶解等多重問題極大地影響了鈉離子電池正極材料的倍率和循環性能。

中南大學張治安等開發了一種基于蛋白質的多功能粘結劑絲膠蛋白/聚丙烯酸(SP/PAA)，以解決這些問題。

圖1 NMFPP正極和粘結劑的物理化學表征

絲膠蛋白(SP)是一種很有前景的生物材料，存在于蠶繭中，可作為天然粘結劑將絲心蛋白纖維粘合在一起。具有豐富極性側基（氨基、羧基、羥基等）的多肽骨架賦予絲膠蛋白良好的水溶性和親水性，同時，這些不同的官能團和氨基酸單元中側鏈的殘基可能賦予SP多功能。

此外，據報道，SP在電子/電化學設備中表現出良好的抗氧化性，使其成為電化學穩定的粘結劑候選者。因此，基于SP的這些突出特性，作者設計了一種由H鍵互連的絲膠蛋白（SP）和聚丙烯酸（PAA）組成的SP基水溶性多功能粘結劑。

圖2 電化學性能

研究顯示，由于側鏈具有豐富的極性基團和表面親水性，SP/PAA粘結劑可以均勻地覆蓋在NMFPP表面。DFT 計算表明，SP/PAA粘結劑與高壓Na₄Mn₂Fe(PO₄)₂P₂O₇ (NMFPP)正極材料之間的相互作用力遠強于PVDF，這賦予了SP/PAA基電極在循環中的良好結構完整性。

此外，作者發現蛋白質和ClO₄– 陰離子基團之間的相互作用提供了額外的鈉擴散路徑，并降低了能壘，從而提高了離子電導率以實現快速鈉遷移。另外，均勻涂覆的粘結劑膜作為堅固的人造界面，有助于穩定正極電解質界面，并保護NMFPP正極免受電解液腐蝕和錳溶解。總之，這種多功能的蛋白質基粘結劑為提高電池電極材料的電化學性能提供了新的機會。

圖3 電極的完整性

Robust Artificial Interphases Constructed by a Versatile Protein-Based Binder for High-Voltage Na-Ion Battery Cathodes. Advanced Materials 2022. DOI: 10.1002/adma.202202624