在锂离子电池的各种负极材料中，具有极高比容量的硅负极存在的一个关键问题是：大幅度的体积变化导致电极结构破裂，产生绝缘界面层。

　　一个主要的原因在于：对于PAA等常规锂电池粘合剂而言，分子链之间的氢键相互作用，往往难以适应硅颗粒膨胀产生的应力。

　　有鉴于此，近日，韩国高等科技学院的Ali Coskun和Jang Wook Choi教授领衔的KAIST研究小组报道了一种高弹性用于硅阳极锂离子大容量电池的分子滑轮粘合剂，极大地提高了硅负极在充放电过程中的稳定性。

　　图1. 分子滑轮结构和应力释放机理

　　KAIST团队在PAA中加入少量多聚轮烷，形成“分子滑轮”(PR-PAA)。这种“分子滑轮”的结构较为奇特，以线性PAA聚合物框架和环状多聚糖共价成键，然后由PEG链贯穿环中。

　　“分子滑轮”中的一部分环具有较强的胶粘性能，一部分环具有独特的自由滑动性能。聚轮烷中的环可以随着硅颗粒的体积变化而自由移动，环的滑动可以有效地保持Si的颗粒形状，使其不会在连续的体积变化过程中崩解。两种性能的有机结合，使粘合剂弹性得到大幅提高，可承受硅负极的体积膨胀收缩变化，释放所产生的应力，在充放电过程中不至于发生破裂，稳定性得到增强。新粘合剂的功能与现有的粘合剂(通常是简单的线性聚合物)形成鲜明对比，现有的粘合剂弹性有限，因此不能牢固地保持颗粒形状。以前的粘合剂会使粉碎的颗粒发生散射，会使得硅电极降低甚至失去其容量。

　　图2. PR-PAA胶粘剂力学性能

　　图3. 电化学性能

　　图4. 硅负极循环前后的SEM