西安交大在智能电池材料领域开发出自适应粘合剂

新型能源技术的有效开发和大规模应用将给全球能源格局带来革命性的调整。近日，西安交通大学宋江选教授团队以《基于超分子相互作用的界面自适应粘合剂在锂离子电池高比容硅碳负极中的应用》为题在国际知名期刊《先进功能材料》上发表。

基于硅碳负极的二次电池，在循环过程中内部结构易发生变化，造成容量快速衰减和使用寿命的缩短。在复杂应用环境（温度变化、外界应力等）下，这一现象尤为明显。针对上述问题，西安交通大学材料学院宋江选教授团队从电池材料设计出发，针对锂离子电池新一代高比容硅碳负极开发了一种界面适应型粘合剂解决因其大体积形变导致的容量快速衰减难题。西安交大科研团队开发了一系列具有自适应能力的电池材料用于提升电池的结构稳定性和环境适应性，显著提升了电池在苛刻条件下的使用寿命。

课题组所开发的三嵌段聚合物粘合剂PSEA由疏水的聚苯乙烯嵌段（S）、弹性的聚(2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯（E）嵌段和亲水的刚性聚丙烯酸嵌段组成。与传统的硅基负极粘合剂不同，新型界面适应型粘合剂能够通过π π堆叠和氢键相互作用与C层和Si层结合，有效地促进界面粘附以及电极各组分在浆料中的均匀分散，进而维持电极组颗粒间的连接和电极的完整性。此外，粘合剂中柔性的聚醚侧链及其丰富的配位位点还可以促进聚合物链中锂盐的解离，加速Li+传输。得益于此，即使高面容量下，所制备的硅碳负极仍表现出优异的电化学循环性能。

界面自适应型粘合剂作用机理示意图

相关工作以《基于超分子相互作用的界面自适应粘合剂在锂离子电池高比容硅碳负极中的应用》为题发表在《先进功能材料》上，西安交通大学材料学院博士生虎琳琳为本文第一作者。该成果是团队继梯度应力耗散型粘合剂、自修复和应力耗散双功能聚合物粘合剂之后的又一重要进展。

上述成果以西安交通大学金属材料强度国家重点实验室为第一单位，通讯作者为西安交通大学材料学院宋江选教授，论文合作者包括西安交大材料学院Goran Ungar教授、杨书桂助理教授等。

宋江选，西安交通大学教授、博士生导师、国家级青年项目入选者、陕西省“青年百人”、西安交通大学“青年拔尖人才”。近年来，主持/参与了国家自然科学基金项目，美国能源部及世界500强企业资助的多个重大攻关项目，在硅负极及其粘合剂、锂-硫电池、锂离子电池、钠/钾离子电池、超级电容器等研究领域取得一系列创新性成果，受到美国能源部(US DOE), Materials Views, Angew. Chem.等官方媒体重点报道。在Angew. Chem. Int. Ed., Nano Lett., J. Am. Chem. Soc., ACS Nano, Adv. Funct. Mater.等权威期刊发表论文30余篇，其中影响因子大于10的论文9篇。7篇论文入选ESI高被引论文(1%)，3篇论文入选ESI热点论文(0.1%)，1篇论文被评选为VIP论文，累计引用3000余次，获授权专利4项，含2项PCT国际专利。

Goran Ungar，西安交通大学 教授

研究领域或方向：新型纳米功能材料；软物质材料结构与性能；超分子自组装等。

科研项目：

球晶、添加剂及纳米粒子在半结晶性高聚物中的二维及三维可视化研究，国家自然科学基金面上项目，项目负责人；

SCALES: Complexity Across Length scales in Soft Matter，欧洲科学基金会科研项目，项目负责人；

NANOGOLD: Self-organized Nanomaterials for Tailored Optical and Electrical Properties，欧盟委员会FP7科研项目，项目负责人；

Materials for Renewable Energy NaturE"s Way (RENEW)，英国工程和自然科学研究委员会，项目负责人。

交大高能为高能数造旗下品牌，孵化于西安交大长春3D打印创新中心。高能数造（西安）技术有限公司是全球新能源电池3D打印技术的先行者和创导者，更是国内首家推出电池浆料专业级3D打印设备的公司。TOP.E高能数造以“数造让电池更高能、让产品更高能”为使命，致力于用3D打印技术为研制更高能的新能源电池提供数字智造解决方案，帮助全球用户使用数字智造技术赋能“双碳”事业。

关键词： 西安交通大学 西安交大 锂离子电池