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鉀硫（K-S）電池由于天然豐富的鉀和硫資源而引起了廣泛的研究關注，并且在大規模儲能系統中具有廣闊的應用前景。然而，K⁺反應動力學緩慢、硫物種反應活性低、多硫化物的穿梭效應以及大的體積變化阻礙了這些電池的發展。此外，使用粘結劑和集流體的傳統電極制備方法難以提高面硫負載和能量密度。

韓國成均館大學Youngkwan Lee等通過聚丙烯腈的相轉化和硫化，為K-S電池開發了一種無粘結劑且自支撐的 SPAN正極（FS-SPAN）。

圖1 FS-SPAN的制備

盡管沒有使用粘結劑或集流體，FS-SPAN正極固有的多孔結構成功地實現了有效的離子/電子傳輸，并適應了體積膨脹和收縮、硫的高度可逆反應、堅固的結構和穩定的界面。

更重要的是，通過優化自支撐聚丙烯腈（FS-PAN）前驅體，可以輕松控制面積硫負載和面積容量，這有助于其在大規模制備中的適用性。

圖2 FS-PAN和FS-SPAN的橫截面形貌

結果，這種具有分層多孔網絡的硫正極能夠實現1345 mAh g^-1的高可逆容量和穩定的循環性能，每個循環的容量衰減為0.15%。此外，由于正極中有利的電子/離子傳輸，即使在3和7 mg cm^-2的高硫負載下也能實現3.1和4.2 mAh cm^-2的面積容量。

這項工作報道的簡便的制備方法和優異的電化學性能可為開發高性能K-S電池鋪平道路。

圖3 高負載FS-SPAN的電化學性能

Binder-Free and High-Loading Cathode Realized by Hierarchical Structure for Potassium–Sulfur Batteries. Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202100899

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成均館大學Small Methods：用于鉀硫電池的無粘結劑、高負載正極

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成均館大學Small Methods：用于鉀硫電池的無粘結劑、高負載正極

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