上海交大梁正/颜徐州JACS发文：超耐用且快释放的超分子粘结剂用于高性能、可持续硅基负极

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上海交通大学梁正和颜徐州课题组合作研发出一种新型粘结剂，用于解决锂离子电池硅负极体积膨胀问题。该粘结剂基于机械互锁网络（MIN），由带有[an]daisy链的MIN（DCMIN）、硫醇功能化的2-脲基-4-嘧啶酮（UPy-SH）单元和聚丙烯酸（PAA）三部分构成。

这种DCMIN@PAA粘结剂展现出优异的力学性能，断裂应力达16.5 MPa，可拉伸性340%，韧性32.1 MJ m⁻³。通过应力-应变曲线、原子力显微镜和分子动力学模拟，研究证实了其独特的能量耗散机制：机械键协同运动有效缓解了硅负极充放电过程中的应力。

实验结果表明，采用DCMIN@PAA粘结剂的纯硅负极拥有显著优于传统粘结剂的循环寿命和容量保持率，在1C下循环超过1050次。其优势在高负载微米级Si@石墨负极和LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2软包电池中也得到体现。

更重要的是，该粘结剂可在碱性水溶液中快速降解，实现活性物质的快速释放，简化电池回收流程，提升环保性。这项基于超分子网络的“快释放”粘结剂设计理念，为构建可持续的锂离子电池体系提供了新的思路。研究成果已发表在《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society)上。

(图片说明：文章包含多张图表，分别展示了粘结剂的设计、制备过程、力学性能测试结果、硅负极微观结构表征以及电化学性能数据。这些图表直观地展现了该粘结剂的优异性能和作用机制。)

文章重点阐述了该粘结剂的优势：

• 卓越的力学性能: 高断裂应力、高拉伸性和高韧性，有效缓解硅负极体积膨胀带来的应力。
• 高效的能量耗散: 独特的机械互锁网络结构，通过机械键协同运动快速耗散能量，防止损伤累积。
• 优异的电化学性能: 显著提高纯硅负极的循环寿命和容量保持率，在高倍率和高负载条件下仍表现出色。
• 可持续性: 可在碱性水溶液中快速降解，方便电池回收和资源再利用。

这项研究为高能量密度锂离子电池的开发和可持续发展提供了重要参考，也为未来新型电池粘结剂的设计提供了新的方向。

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