离子键共价键判断口诀 聚乙烯
当前，高能密度锂离子电池（LIBs）已然成为动力系统中的关键技术之一。在工业应用中，石墨烯作为常用的阳极材料，其理论比容量为372 mAhg-1，已难以满足锂离子电池日益增长的能量密度需求。工业界与学术界正积极探索更高能量密度的阳极材料以替代传统石墨。其中，硅（Si）因其卓越的理论容量（4200 mAhg-1）备受瞩目，被视为锂离子电池阳极材料的潜力股。
硅阳极的广泛应用面临一项挑战：由于缺乏极性官能基，常规粘结剂如聚偏氟乙烯（PVDF）仅能以范德华力附着在Si活性材料上。这种附着力无法有效缓冲硅锂膨胀产生的应力，从而导致阳极结构崩溃、比容量骤降。Si与粘合剂的不匹配问题严重制约了硅阳极的工业化进程。
近期研究显示，具有丰富极性官能团的网状聚合物材料为解决上述问题提供了新的途径。这类新型粘结剂通过与Si表面形成可逆氢键，展现出自愈效果，同时其网状结构能限制Si纳米颗粒的运动。这两种效应共同提升了Si阳极的循环稳定性。
粘结剂材料的网络结构根据交联方法可分为共价交联与动态交联，如主客体相互作用、离子键以及多重氢键等。共价交联能够增强粘结剂的力学性能，而离子交联则提供可逆的键合能力。
尽管共价交联有其优势，但一旦因Si的体积变化导致共价键断裂，将难以形成新键进行结构修复，导致Si阳极比容量的持续下降。而离子交联粘结剂在循环初期虽有所损失，但因离子键的可逆性，能够在循环过程中逐渐修复Si体积变化造成的结构损伤，使比容量趋于稳定。
为了更全面地提升Si阳极的循环稳定性，哈尔滨理工大学、嘉兴大学以及上海应用物理研究所的刘立春团队创新性地开发了一种离子共价杂化交联网络粘合剂——羧甲基纤维素超支化聚乙烯亚胺（CMC-HBPEI）。
该粘合剂通过“切换”与“转化”机制，实现了离子键与共价键的平衡。共价交联网络维持了阳极的结构完整性，而离子交联网络则利用键的可逆性耗散机械应力并自愈结构断裂。通过调整阳极干燥温度，可调节共价键与离子键的比例，从而平衡CMC-HBPEI粘结剂的机械稳定性和成键可逆性。
(a) 图解：CMC与HBPEI在溶液中发生离子交联的转换过程。
(b) 图解：CMC-HBPEI在干燥过程中离子键向共价键转化的机制。
