【研究背景】硅具有較高的理論比容量（Li22Si5對應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%）導致電極在循環過程中極易出現碎裂、粉化甚至從集流體脫落的現象。通過功能型粘結劑的設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劑能夠增加硅基負極對于充放電過程中體積變化的適應能力，有效改善硅基負極的性能，但是具有較高離子電導率的導離子型粘結劑目前鮮有報道。
【工作簡介】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）領域開展相關研究工作。近日，該課題組結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點，制備了一種具有分子滑輪動態作用的磺酰亞胺鋰型聚合物粘結劑（SSIP）。SSIP中P-TFMSI-Li鏈段具有較強的導離子能力，顯著降低了電池內部阻抗，有助于硅負極表面形成穩定的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體積變化，維持電極結構穩定。基于這類粘結劑優異的導離子能力和動態交聯特性，硅負極能夠在長時間的循環后依然保持較高的比容量。相關研究成果以“Slidable and Highly Ionic Conductive Polymer Binder for High Performance Si Anodes in Lithium-Ion Batteries”為題發表在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。
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