用于耐用锂硫电池的聚离子液体基聚合物粘合剂

2024-08-20 10:29:29 sh默尼 16

锂硫电池(Li-S)作为目前被广泛关注的电池产品,其能量密度(2600 Wh Kg-1)远超最先进的锂离子电池。然而,S/Li2S的绝缘特性、锂化/去锂化过程中的急剧体积变化等固有问题,阻碍了Li-S电池的进一步商业化应用。例如,使用高硫负极会导致锂沉积不均匀,从而降低Li-S电池的使用寿命。已有研究表明,通过优化阴极结构,可以有效缓解这一问题。


聚合物粘合剂作为连接活性材料、导电添加剂和集流剂,其在电池中的使用可以稳定阴极。对于Li-S电池来讲,所添加的粘合剂不仅具有优异的粘结能力,还能进行功能定制。近年来,聚偏氟乙烯(PVDF)粘合剂因其良好附着力和化学/电化学稳定性,已被广泛应用于各种电池中。然而,PVDF面临着与多硫化物亲和力较弱、缺乏与活性材料的强相互作用和缺乏可迁移的离子的问题,使得PVDF应用于Li-S电池具有一定挑战。诸多研究显示,具有多功能团的交联粘结剂已成功用于Li-S电池,通过氢键、共价键、离子间相互作用等稳定了阴极结构并促进了Li+的运输。此外,基于动态和可逆非共价键的自愈粘合剂也被提出,尤其是氢键自愈聚合物。

基于此,来自南京邮电大学刘瑞卿史丽马延文复旦大学余爱水及其团队设计了一种通过氢键实现自愈特性的硫阴极聚合离子液体基聚合物粘合剂(PIL)。该粘合剂具有优异的循环耐久性和离子导电率。该研究制备的聚(离子液体)基聚合物粘结剂不仅可准确捕获多硫化物,还具有优异的粘合强度和离子导电性。该研究为用于锂离子电池的PIL粘结剂的开发提供了思路。

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