一百多年來，交大人用知識和智慧創(chuàng)造累累碩果，譜寫了近現(xiàn)代史上的諸多“第一”。這是人才培養(yǎng)的智慧、科學研究的智慧、服務社會的智慧、為國爭光的智慧。新聞網(wǎng)特推出“交大智慧”專欄，聚焦交大人的智慧之光，展現(xiàn)交大人為國家發(fā)展和社會進步作出的重大貢獻。

近日，上海交通大學化學化工學院楊軍教授研究團隊在Cell Press旗下的能源領域新刊Joule發(fā)表了題為“Silicon Microparticle Anodes with Self-Healing Multiple Network Binder”的文章，文中所設計的多級網(wǎng)絡結構并帶有自愈合功能的水系粘結劑(PAA-P(HEA-co-DMA))可以有效緩解微米硅電極在充放電過程中由于活性物質(zhì)的體積變化引起的顆粒粉化和電子導電缺失現(xiàn)象，進而獲得性能優(yōu)異的硅基負極。 

硅具有很高的理論比容量和較低的氧化還原電極電勢，被認為是下一代高能量密度鋰離子電池最具潛力的負極材料之一。然而，它在循環(huán)過程中嚴重的體積變化，使電極結構松動和電子導電變差，并不斷破壞電極表面的SEI膜和消耗電解液，從而降低了電池的循環(huán)效率和使用壽命。為了解決這些問題，許多先前的研究工作大多集中在設計不同結構的硅材料，如多孔化，納米化以及多層復合，以降低活性相的體積效應，從而提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。然而，這些策略很難甚至不可能實現(xiàn)硅材料的廉價以及大規(guī)模生產(chǎn)。 

該論文從粘結劑的結構設計出發(fā)，合成了一種軟-硬并舉的具有多級網(wǎng)絡結構的新型粘結劑，該聚合物具有一定的自愈合能力和優(yōu)異的拉伸性能，可以有效地緩沖由于微米硅顆粒的體積變化而引起的應變，抑制硅顆粒在循環(huán)過程中的粉化，使微米級硅顆粒電極的電化學性能得到顯著改善。在5A/g的大電流下比容量仍有約1850 mAh/g，并具有優(yōu)異的電化學可逆性。此外，該粘結劑也適用于微米氧化硅負極材料，可在9 mAh/cm2的高面積容量下可逆循環(huán)。該研究結果對發(fā)展具有強體積效應的高容量電極具有重要的參考價值。 

本論文工作得到科技部973計劃（No.2014CB932303）和國家自然科學基金（No.21773154）的支持。  

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