由于其高能量密度，硅基負(fù)極在科學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域都引起了更多的興趣。然而，傳統(tǒng)的聚合物粘結(jié)劑和碳添加劑混合物不能成功地適應(yīng)巨大的體積變化并在循環(huán)時(shí)保持良好的導(dǎo)電性。

在此，上海大學(xué)袁帥研究員、呂盈盈副教授等人報(bào)告了一種由導(dǎo)電聚合物（PEDOT：PSS）和可拉伸聚合物聚（醚硫脲）（PETU）交聯(lián)合成的多功能聚合物粘結(jié)劑（PPTU）。PPTU粘結(jié)劑可以通過互鎖氫鍵連接到納米硅顆粒的曲表面，并使其在剝離或彎曲時(shí)具有機(jī)械穩(wěn)定性。

同時(shí)，導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)將形成最佳的電子傳輸路徑，從而提高倍率性能。此外，為適應(yīng)巨大的體積變化，包覆在納米硅顆粒上的PPTU粘結(jié)劑可以構(gòu)建彈性保護(hù)層，從而提高硅負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖1. PPTU粘合劑的機(jī)械性能

利用PPTU粘結(jié)劑代替商用聚丙烯酸粘結(jié)劑的納米硅負(fù)極表現(xiàn)出更高的循環(huán)穩(wěn)定性（300次循環(huán)后容量達(dá)到2081 mAh g^-1）和倍率性能（8 A g^-1下容量為908 mAh g^-1）。

這種多功能聚合物粘結(jié)劑具有高導(dǎo)電性、彈性和自愈性，是一種極有前途的粘結(jié)劑，可促進(jìn)高性能鋰離子電池的進(jìn)一步發(fā)展。

圖2. PPTU粘合劑的自愈能力

Binary Network of Conductive Elastic Polymer Constraining Nanosilicon for a High-Performance Lithium-Ion Battery, ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c04240