硅具有較高的理論比容量（Li22Si5對應(yīng)4200 mAh g-1）和較低的嵌鋰電位（0.4 V v.s. Li/Li+），被認為有望取代石墨而成為下一代高能量密度的鋰離子電池負極材料。但是，硅負極在鋰化過程中較大的體積變化（體積膨脹率> 300%）導(dǎo)致電極在循環(huán)過程中極易出現(xiàn)碎裂、粉化甚至從集流體脫落的現(xiàn)象。通過功能型粘結(jié)劑的設(shè)計制備是解決這一問題的有效方法，目前的研究成果證明基于具有分子滑輪作用的粘結(jié)劑能夠增加硅基負極對于充放電過程中體積變化的適應(yīng)能力，有效改善硅基負極的性能，但是具有較高離子電導(dǎo)率的導(dǎo)離子型粘結(jié)劑目前鮮有報道。
南京大學張秋紅副教授、賈敘東教授課題組在分子滑輪材料（Advanced Functional Materials, 2020, 30, 1907139; ACS Materials Letters, 2022, 4, 944-952; Small, 2022, 2200533）和能源聚合物（Advanced Energy Materials, 2021, 2003239；ACS Appl. Polym. Mater., 2021, 3, 6, 3254-3263；Journal of Power Sources, 2022, 537, 231478）領(lǐng)域開展相關(guān)研究工作。近日，該課題組結(jié)合團隊工作特色在單離子型聚合物體系中引入聚輪烷作為滑動交聯(lián)點，制備了一種具有分子滑輪動態(tài)作用的磺酰亞胺鋰型聚合物粘結(jié)劑（SSIP）。SSIP中P-TFMSI-Li鏈段具有較強的導(dǎo)離子能力，顯著降低了電池內(nèi)部阻抗，有助于硅負極表面形成穩(wěn)定的SEI，顯著提高電極ICE。SSIP中可逆的分子滑輪作用能夠使硅負極較好地適應(yīng)體積變化，維持電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定?；谶@類粘結(jié)劑優(yōu)異的導(dǎo)離子能力和動態(tài)交聯(lián)特性，硅負極能夠在長時間的循環(huán)后依然保持較高的比容量。相關(guān)研究成果以“Slidable and Highly Ionic Conductive Polymer Binder for High Performance Si Anodes in Lithium-Ion Batteries”為題發(fā)表在Advanced Science上。該課題組蔡一楓博士和碩士生劉彩霞為該論文的共同第一作者，張秋紅副教授和賈敘東教授為該論文的通訊作者。
該工作得到了國家自然科學基金委和中央高?？蒲袠I(yè)務(wù)費的支持。感謝配位化學國家重點實驗室和高性能高分子材料與技術(shù)教育部重點實驗室的大力支持。
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https://doi.org/10.1002/advs.202205590
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