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硅基负极材料因其较高的比容量、低的放电电位、对环境无污染和安全性好等优点被认为将来能够成为替代传统的石墨负极的下一代锂离子电池负极材料。然而硅基材料在锂离子的嵌入和脱嵌过程中发生巨大的体积变化(400%),会导致电极材^料的结构的破坏,从而造成电池容量的迅速衰减。羧甲基纤维素作为硅负极的粘结剂,因其丰富的羧甲基基团能够与硅产生稳定的相互作用力,对比传统的PVDF粘结剂展现出了更加优越的粘结性能。本研究旨在制备具有不同分子结构的羧甲基纤维素粘结剂,并探索羧甲基纤维素的分子结构对硅电极电化学性能的影响。首先,本文通过控制酸解条件成功制备聚合度分别为845、697、501和215的纤维素,并对它们的晶型和结晶度进行了表征。随后本研究以不同聚合度的纤维素为原料,利用衍生化反应,成功制备了 12种具有不同分子结构(不同聚合度和不同取代度)的羧甲基纤维素,并对制备的羧甲基纤维素进行了红外分析,观察到-Coo-基团的两个吸收带,代表改性后的纤维素上存在着丰富的羧甲基基团,证明了羧甲基纤维素的成功制备。在成功制备和表征不同分子结构的羧甲基纤维素的基础上,将其作为粘结剂应用于硅电极中。阻抗分析结果表明羧甲基纤维素取代度的升高有利于降低电极的内阻,促进锂离子的传导。恒流充放电测试结果发现具有较低取代度、较低聚合度的羧甲基纤维素CMC-215L展现出了最好的粘结性能(在第100次循环后仍具有1656 mAh g-1的比容量,容量保持率高达71%)。本研究对羧甲基纤维素分子结构对硅基电极的循环性能的影响机理进行了深入探讨。在硅的体积膨胀期间,具有高取代度、高聚合度的羧甲基纤维素与硅颗粒的结合并不稳定,从而导致硅电极循环性能的下降。相反,具有低聚合度、低取代度的羧甲基纤维素在硅的体积反复膨胀后仍能保持和硅的相互作用力,有助于保持电极的结构,提高硅负极电极的循环性能。本研究的结果为后续制备更适用于硅负极的粘结剂提供扎实的理论基础。