據(jù)外媒報道，日本北陸先端科學技術(shù)大學院大學（JapanAdvancedInstituteofScienceandTechnology）的研究人員使用一種用于硅顆粒的自修復復合聚合物粘合劑，提高了鋰電池中硅陽極的性能。該新的粘合劑可提高穩(wěn)定性并保證SEI層非常薄。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于期刊《ACSAppliedEnergyMaterials》。

該粘合劑是一種聚合物復合材料，由n型導電聚合物聚（雙亞氨基苊醌）（P-BIAN）和含羧酸鹽的聚合物聚（丙烯酸）（PAA）組成，且均通過氫鍵相互連接。

該復合聚合物結(jié)構(gòu)像網(wǎng)相同將硅顆粒固定在一起，以防止破裂。兩種聚合物之間的氫鍵允許結(jié)構(gòu)自我修復，無論聚合物在何時斷裂，它們都可以重新連接。此外，P-BIAN的n型摻雜能力提高了陽極的導電性，并通過限制陽極上電解質(zhì)的電解分解來保持較薄的SEI。

為了測試粘合劑，研究人員構(gòu)建了一個陽極半電池，由帶有石墨（Si/C）的硅納米顆粒、粘合劑（P-BIAN/PAA）和乙炔黑（AB）導電添加劑組成。而Si/C/（P-BIAN/PAA）/AB陽極會經(jīng)歷重復的充放電循環(huán)。

研究發(fā)現(xiàn)，P-BIAN/PAA粘合劑可穩(wěn)定硅負極，并在600多次循環(huán)中保持2100mAhg-1的比放電容量。相比之下，裸硅碳陽極的容量在90個循環(huán)內(nèi)就下降到600mAhg-1。

測試結(jié)束后，研究人員拆開陽極并檢查材料是否存在硅破裂可能導致的裂縫。經(jīng)400次循環(huán)后的光譜和顯微鏡檢查顯示其結(jié)構(gòu)光滑，僅有幾個微裂紋，這表明添加粘合劑能夠改善電極的結(jié)構(gòu)完整性并保持均勻的SEI。

結(jié)果表明，添加粘合劑可以改善硅陽極的特性，使其具有實用性。隨著對鋰電池需求的新增，作為地球上儲量排名第八的材料，硅將成為很有可能替代石墨的環(huán)保品。而通過使用粘合劑，以改善其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和導電性，將使其更適合在未來的鋰電池中使用。