image: (A)粘结剂离子通道示意图，（B）Li–S电池循环中穿梭效应的抑制原理 view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
电动汽车、人工智能等新兴领域的发展使得人们对高性能储能系统的需求不断增长，这大大推动了科学家们开发出更高能量密度的锂电池。Li–S电池作为下一代锂电池的有力候选者之一，因其具有高的理论比容量(1675 mAh g–1)和能量密度(2600 Wh kg–1)而备受关注。然而在电池充放电过程中，多硫化物在电解液中的扩散引起了不可逆的硫活性物质的损失，这极大地限制了Li–S电池的商业应用。聚合物粘结剂是电极材料的重要组成部分，起着粘结活性材料的作用，对电池的性能有很大影响。然而，传统的粘结剂不能满足Li–S电池的要求,例如，普遍使用的聚偏氟乙烯粘结剂表现出锂离子电导率低，机械稳定性差，对多硫化物的穿梭效应几乎没有抑制作用，这些都限制了锂电池的应用。
苏州大学能源学院晏成林教授课题组成功地设计并合成了一种新型的具有单锂离子通道的聚合物粘合剂用于高性能的Li–S电池。制备的粘合剂经实验证实具备锂离子快速传输和抑制多硫化物穿梭的性能。通过原位紫外-可见光光谱实时监控电解液中的多硫化物浓度的测试结果表明：所制备的聚合物粘结剂相对于聚偏氟乙烯粘结剂具有非常明显的抑制多硫化物中间体穿梭的作用。制备的Li–S电池在1 C(1 C = 1675 mAh g–1)电流密度下循环300圈后保持稳定的循环容量和高的库伦效率。该研究报道了一种利用单锂离子通道聚合物粘合剂抑制多硫化物穿梭效应的新方法以解决锂硫电池中容量衰减严重的问题。
相关工作以“Single Lithium–ion Channel Polymer Binder for Stabilizing Sulfur Cathodes”为题发表于《国家科学评论》（National Science Review，NSR）。苏州大学的晏成林教授，钱涛副教授为通讯作者，研究生牛超群为第一作者。（来源：科学网）
相关论文信息：https://doi.org/10.1093/nsr/nwz149
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National Science Review