受蜘蛛丝蛋白启发的层级结构粘结剂实现高集成度硅基电极
硅基电极作为下一代高能量锂离子电池的极具潜力的电极材料，凭借其超高理论比容量受到越来越多的关注。然而，循环过程中硅基电极因体积剧烈变化导致容量快速衰减，仍是制约其大规模应用的巨大挑战。本工作设计并制备了一种基于水-油二元溶液共混体系（AOB）的粘结剂，该粘结剂具有仿蜘蛛丝蛋白的层级结构，可有效耐受硅基电极的巨大体积变化。在该AOB粘结剂中，含疏水四唑基团的聚合物（记为PPB）与水溶性无定形聚丙烯酸分别模拟蜘蛛丝蛋白的β-折叠与α-螺旋结构。得益于这种仿生设计，AOB粘结剂同时具备高拉伸强度、优异弹性以及强电极粘附力，从而显著稳定硅基电极结构，延长电极循环寿命。基于该策略，采用硅碳复合负极与NCM811正极组装的3.3 Ah软包电池，在700次循环后仍可释放2.92 Ah的放电比容量。该工作为开发面向高能量密度锂电池应用的高性能硅基电极树立了重要里程碑。
服务对象 ： 青岛生物能源与过程研究所
发表时间： 2023年7月20日
发表期刊： ADVANCED MATERIALS
文章链接： https://doi.org/10.1002/adma.202303312
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