近日，我校材料与纺织工程学院与浙江理工大学联合培养的硕士研究生在国际TOP期刊《Advanced Science》（中科院一区TOP期刊，影响因子15.1）发表了题为“Construction of Protein-like Helical-Entangled Structure in Lithium-Ion Silicon Anode Binders via Helical Recombination and Hofmeister Effect”的研究论文。该论文第一作者为联合培养硕士研究生戴诗媛，通讯作者为我校李海东教授和陈超副研究员。

  硅作为锂离子电池负极材料因其极高的理论比容量而备受关注，但其充放电过程中的剧烈体积膨胀导致电极结构失稳，严重制约了其应用。高性能粘结剂的开发成为解决硅负极体积效应的重要途径。本研究创新性地提出一种通过螺旋重组与霍夫迈斯特效应调控的明胶-黄原胶复合粘结剂。两种天然高分子材料在热响应条件下实现分子链的去螺旋、缠绕与协同螺旋重组，最终自组装成类蛋白质的多级空间缠结结构。在此基础上，进一步通过霍夫迈斯特效应中的盐析作用增强了螺旋缠结程度，显著提升了粘结剂的力学强度与韧性。该类螺旋缠结结构可在硅体积膨胀过程中，通过类似蛋白质的弯曲、扭转和拉伸方式有效吸收与耗散应力，保持电极结构完整性，从而大幅提升电池的循环稳定性与倍率性能。优化后的粘结剂体系在0.5 A·g⁻¹电流密度下经过300次循环后仍保持1779.8 mAh·g⁻¹的高比容量，容量保持率达到80.65%。本研究不仅展示了天然高分子通过分子自组装形成复杂三维网络结构的可行性，也为硅基负极高性能粘结剂的设计提供了新的思路和技术路径，具有广泛的应用前景。

  该研究成果得到了嘉兴市科技局公益性科研项目（2023AY11043）的大力支持。

图1. 类蛋白质螺旋缠结网络结构的构建；不同粘结剂体系下硅负极的循环性能对比