在鋰離子電池的各種負極材料中，具有極高比容量的硅負極存在的一個關鍵問題是：大幅度的體積變化導致電極結構破裂，產生絕緣界面層。

　　一個主要的原因在于：對于PAA等常規鋰電池粘合劑而言，分子鏈之間的氫鍵相互作用，往往難以適應硅顆粒膨脹產生的應力。

　　有鑒于此，近日，韓國高等科技學院的Ali Coskun和Jang Wook Choi教授領銜的KAIST研究小組報道了一種高彈性用于硅陽極鋰離子大容量電池的分子滑輪粘合劑，極大地提高了硅負極在充放電過程中的穩定性。

　　圖1. 分子滑輪結構和應力釋放機理

　　KAIST團隊在PAA中加入少量多聚輪烷，形成“分子滑輪”(PR-PAA)。這種“分子滑輪”的結構較為奇特，以線性PAA聚合物框架和環狀多聚糖共價成鍵，然后由PEG鏈貫穿環中。

　　“分子滑輪”中的一部分環具有較強的膠粘性能，一部分環具有獨特的自由滑動性能。聚輪烷中的環可以隨著硅顆粒的體積變化而自由移動，環的滑動可以有效地保持Si的顆粒形狀，使其不會在連續的體積變化過程中崩解。兩種性能的有機結合，使粘合劑彈性得到大幅提高，可承受硅負極的體積膨脹收縮變化，釋放所產生的應力，在充放電過程中不至于發生破裂，穩定性得到增強。新粘合劑的功能與現有的粘合劑(通常是簡單的線性聚合物)形成鮮明對比，現有的粘合劑彈性有限，因此不能牢固地保持顆粒形狀。以前的粘合劑會使粉碎的顆粒發生散射，會使得硅電極降低甚至失去其容量。

　　圖2. PR-PAA膠粘劑力學性能

　　圖3. 電化學性能

　　圖4. 硅負極循環前后的SEM