聚离子液体粘结剂实现多硫化物的吸附稳定

2025-01-08 13:05:37 sh默尼 1

锂硫电池具有超高的能量密度,最有望成为下一代便携式设备和电动汽车电池的动力能源。然而,由于多硫化物(LiPSs)的“穿梭效应”、硫单质及其中间体的电子绝缘性、充放电过程中急剧的体积膨胀造成的电极结构损伤等问题,其商业化应用面临着诸多阻碍。


粘结剂作为电极结构的重要组成成分之一,其主要功能是连接活性材料、导电添加剂和集流体,确保电池运行过程中正极的结构稳定性。聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂因其良好的附着力和化学/电化学稳定性被广泛应用于各类电池中,但其对多硫化物的吸附力较弱,无法有效抑制穿梭效应。


此外,由于缺乏与活性材料的强相互作用,PVDF无法提供足够的力学性能来缓解充放电过程中正极急剧的膨胀/收缩。最后,其本身的绝缘性不利于离子/电子在正极内部的传输。因此,制备多种功能集成的粘结剂以提高锂硫电池性能具有十分重要的意义。


南京邮电大学马延文教授课题组和复旦大学余爱水教授课题组受齿轮自动啮合的启发,利用聚离子液体(PIL)的“可设计性”,在粘结剂聚合物骨架上接枝亲硫的氢键供体和亲锂的氢键受体分别作为齿顶和齿槽;能够有效锚定多硫化物,促进氧化还原动力学。氢键的交联网络使所制备的聚离子液体聚合物具有很强的粘结性,并促进Li+的快速迁移。该文章发表在国际顶级期刊Advanced Functional Materials上。


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