一個主要的原因在于：對于PAA等常規(guī)鋰電池粘結劑而言，分子鏈之間的氫鍵相互作用，往往難以適應硅顆粒膨脹產(chǎn)生的應力。

 

有鑒于此，韓國高等科技學院的Ali Coskun和Jang Wook Choi等人報道了一種高彈性粘結劑，極大地提高了硅負極在充放電過程中的穩(wěn)定性。

 

圖1. 分子滑輪結構和應力釋放機理

 

研究人員在PAA中加入少量多聚輪烷，形成“分子滑輪”（PR-PAA）。這種“分子滑輪”的結構較為奇特，以線性PAA聚合物框架和環(huán)狀多聚糖共價成鍵，然后由PEG鏈貫穿環(huán)中。

 

“分子滑輪”中的一部分環(huán)具有較強的膠粘性能，一部分環(huán)具有獨特的自由滑動性能。兩種性能的有機結合，使粘結劑彈性得到大幅提高，可承受硅負極的體積膨脹收縮變化，釋放所產(chǎn)生的應力，在充放電過程中不至于發(fā)生破裂，穩(wěn)定性得到增強。

 

圖2. PR-PAA膠粘劑力學性能

 

圖3. 電化學性能

 

 

圖4. 硅負極循環(huán)前后的SEM