锂离子电池在现在得到了广泛应用，但锂离子电池的能量密度仍无法满足电动汽车和混合动力汽车市场的需求。商业石墨和尖晶石钛酸锂氧化物Li4Ti5O12负极的理论可逆容量非常有限，而硅的理论容量可达4200mAh/g，且硅还有低成本、环保和无毒等优点。但由于Si负极在充放电过程中急剧的体积变化(>300%)和诱导粉化，目前的Si负极仍然面临快速的容量衰减和电池失效等问题。为解决Si负极存在的问题，主流的方法有纳米结构硅负极材料和功能粘结剂，在粘结剂策略中，传统粘结剂存在失效和电池严重失效等问题，因此，各种先进的粘结剂具有较强机械强度和粘附力，被广泛应用于硅负极中。在先进的粘结剂中，自愈性粘结剂因其具有修复硅负极体积变化引起的裂缝的优异能力而备受关注。
备受关注的自愈粘结剂通常是柔软的，容易变形，但自愈能力和高机械刚度不能同时发挥作用，为此，需找到一个“平衡点”来制备一种刚柔平衡的自修复聚合物粘结剂以最小的变形有效地承受体积变化带来的高应力，并能快速“自愈”。本文采用聚(醚-硫脲) ( PET )聚合物作为硅负极的自修复PET粘结剂，即SHPET并对其进行材料表征，膨胀测试与力学性能测试。并用其制备电极并与PVDF和CMC两种粘合剂制成的电极进行性能比较，从而判断SHPET聚合物的综合性能。
要点一：用二甲基甲酰胺(DMF)，1,2 -双(2-氨基乙氧基)乙烷(≥98%，SigmaAldrich)和1,1 ' -硫代羰基二咪唑(≥95%，SigmaAldrich)通过共聚反应合成SHPET粘结剂。将60 wt% Si纳米颗粒、20 wt%炭黑和20 wt%聚合物粘结剂混合，在水(CMC粘结剂)或n -甲基-2-吡啶酮(NMP) (PVDF和SHPET粘结剂)溶剂中大力搅拌，形成浆料，制备硅电极。将浆料铺在铜箔上，在140℃下真空干燥12 h，得到Si@PVDF、Si@CMC和Si@SHPET三种电极,对三种电极的各项性能进行比较来判断SHPET粘结剂的性能。
要点二：SHPET聚合物在25 ~ 270℃的温度范围内能保持热稳定性，优异的化学稳定性，SHPET粘结剂在液体电解质中的溶胀率最小。SHPET中的醚氧原子充当了时间上的氢键受体，促进了氢键对的滑动运动，故具有优秀的“自愈”能力。SHPET聚合物具有较高的弹性模量(1.4 GPa)和丰富的氢键，可以为硅负极提供平衡的刚性和柔软性。因此，SHPET粘结剂更有利于硅负极实现稳定的循环性能。
图1. SHPET聚合物的表征:(a) FTIR光谱; (b) XRD图谱; (c)热重热图; (d) 0.5 mV/s速率下的CV曲线，(e)自愈试验。
图2. (a)纯Si、SHPET和SHPET/Si复合材料(比例为1:3 wt%)的FTIR光谱; (b)-(f) Si@PVDF、Si@CMC和Si@SHPET电极的纳米力学试验:(b)纳米划痕试验期间的摩擦系数; (c)纳米压痕试验的降低模量和硬度; (d-f)纳米划痕测试后的三维原位SPM图像。
要点三：Si@SHPET电极在840mA/g 下进行60次循环后，可保持2026 mAh/g的高放电容量.Si@SHPET电极在250次循环后的放电容量为870 mAh/g，相对于在4200 mA/g下的第三次循环，其容量保持率为85.6%。从微观上可以看到100次循环后，Si@SHPET电极表面光滑且电极结构完整，厚度仅增加1µm，阻抗保持在60 Ω以下的小值，具有较小的孔体积（归因于SHPET粘结剂的修复能力）。综合来看，Si@SHPET电极的性能优于Si@PVDF电极和Si@CMC电极。
图3.(a) Si@SHPET阳极在420、840、2100和4200 mA/g时的初始充放电曲线。(b) Si@SHPET电极在0.1 mV/s下的循环伏安曲线。(c-e) Si@PVDF、Si@CMC和Si@SHPET电极的电化学测试:(c)速率能力; (d) 840 mA/g时的循环性能; (e) 4200 mA/ g时的循环性能。
图4. (a-f)硅电极在4200 mA/g下100次循环前(a、b、c)和后(d、e、f)的表面SEM图像。(g-i)细胞在选定周期的EIS结果。比例尺:10µm。
