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用于耐用鋰硫電池的聚離子液體基聚合物粘合劑

2024-08-20 10:29:29 sh默尼 42

鋰硫電池(Li-S)作為目前被廣泛關注的電池產品，其能量密度(2600 Wh Kg^-1)遠超最先進的鋰離子電池。然而，S/Li₂S的絕緣特性、鋰化/去鋰化過程中的急劇體積變化等固有問題，阻礙了Li-S電池的進一步商業化應用。例如，使用高硫負極會導致鋰沉積不均勻，從而降低Li-S電池的使用壽命。已有研究表明，通過優化陰極結構，可以有效緩解這一問題。

聚合物粘合劑作為連接活性材料、導電添加劑和集流劑，其在電池中的使用可以穩定陰極。對于Li-S電池來講，所添加的粘合劑不僅具有優異的粘結能力，還能進行功能定制。近年來，聚偏氟乙烯(PVDF)粘合劑因其良好附著力和化學/電化學穩定性，已被廣泛應用于各種電池中。然而，PVDF面臨著與多硫化物親和力較弱、缺乏與活性材料的強相互作用和缺乏可遷移的離子的問題，使得PVDF應用于Li-S電池具有一定挑戰。諸多研究顯示，具有多功能團的交聯粘結劑已成功用于Li-S電池，通過氫鍵、共價鍵、離子間相互作用等穩定了陰極結構并促進了Li⁺的運輸。此外，基于動態和可逆非共價鍵的自愈粘合劑也被提出，尤其是氫鍵自愈聚合物。

基于此，來自南京郵電大學的劉瑞卿、史麗、馬延文和復旦大學的余愛水及其團隊設計了一種通過氫鍵實現自愈特性的硫陰極聚合離子液體基聚合物粘合劑(PIL)。該粘合劑具有優異的循環耐久性和離子導電率。該研究制備的聚（離子液體）基聚合物粘結劑不僅可準確捕獲多硫化物，還具有優異的粘合強度和離子導電性。該研究為用于鋰離子電池的PIL粘結劑的開發提供了思路。