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柔性鋰離子電池（LIBs）的開發對能量密度和高機械耐久性同時提出了要求。由于電極的變形能力有限，并且金屬集流體的表面平整光滑，電極材料與集流體之間穩定可靠的接觸仍然極具挑戰，尤其是對高負載的電極和嚴重變形的電池。粘結劑在結合電極材料顆粒并將其粘附到集流體上方面起著至關重要的作用。

圖1 蛛絲粘結劑的結構及粘結劑在電極中的變形機理

香港城市大學支春義等受蛛絲蛋白的啟發，通過在聚丙烯酸中加入交聯超分子聚（尿烷-脲），開發了一種用于柔性LIBs的粘結劑。

研究顯示，所開發的獨特結構和化學鍵設計使三維聚合物網絡具有高度可拉伸性和彈性，以及出色的粘附性，可在電極中保持牢固的結合，從而在發生劇烈機械變形和電化學（脫）鋰化過程中實現超穩定的循環性能。

圖2 ASP粘結劑的機械性能

得益于上述優勢，采用ASP粘結劑制備的柔性電池具有420 Wh L^-1的高真實能量密度和前所未有的機械穩定性。電池在經歷了各種劇烈的動態變形后，仍表現出良好的電極形態、穩定的功率輸出和循環性能。

總體而言，所設計的ASP粘結劑具有出色的粘附性、機械耐久性和電化學性能，前景十分廣闊，為高負載和柔性設計電池的應用開辟了新的前景。

圖3 基于不同粘結劑的柔性電池在不同變形下的電化學性能

Spider Silk-Inspired Binder Design for Flexible Lithium-Ion Battery with High Durability. Advanced Materials 2023. DOI: 10.1002/adma.202303165

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