锂离子电池(LIB)的能量密度主要依赖于电池正负极材料的特性。和传统石墨材料相比，硅以高达4200mAh/g的理论比容量和在自然界中的丰富储量，成为最具有发展前景的下一代电池负极材料。但是，由于硅在LIB充放电过程中剧烈的体积膨胀（>280%），导致电池循环特性剧烈下降。为了解决这一问题，研究人员从硅基材料本体改性和电池结构设计、新型粘接剂等方面进行了广泛的探索。其中，粘结剂在LIB中虽然用量不大，但对控制硅体积膨胀和保持极片结构完整性方面具有重要的影响。因此，如何设计制备有效的硅负极粘结剂就成为提升LIB性能的一个重要课题。目前，硅负极粘结剂主要有羧甲基纤维素类（CMC）、聚丙烯酸类(PAA)、海藻酸类及聚丙烯腈类等。²这些材料普遍含有丰富的极性基团，与硅粒子存在强相互作用，并且具有水溶性。但是，这些材料力学性能较差，这些粘结剂无法有效地抑制硅粒子体积膨胀，从而造成电池性能的快速衰减。

聚酰亚胺（PI）由于具有优异的力学性能、极高的耐高温特性和化学稳定性，近年来在储能领域展示出了极大的应用前景。作为粘结剂PI同样具有明显的局限性。首先，目前文献报道的PI粘结剂多是聚酰胺酸，而不是聚酰亚胺。聚酰胺酸要完全转化成聚酰亚胺，需要高温（通常>300°C）长时间亚胺化反应。这给电池极片和电池性能带来了极大的负面影响。其次，PI的溶解性。常规的硅负极粘结剂通常是水溶性的，这避免了对环境有害且价格昂贵的有机溶剂，同时又有利于在工业化中推广。而大多数PI在溶剂中无法溶解，即便是可溶性PI，也只能溶解在强极性有机溶剂中，如N -甲基吡咯烷酮，N、N-二甲基甲酰胺，二甲基亚砜等。目前报道的PI粘结剂多指聚酰胺酸溶解于有机溶剂，或者有机胺的水溶液中，而不是聚酰亚胺自身溶解于水，这也是限制PI在工业化中推广应用的一大障碍。

本项目集中于水溶性聚酰亚胺的设计与制备工作，主要目标是制备2-3类水溶性聚酰亚胺树脂，并验证其作为锂离子电池硅负极粘结剂的性能。