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潘鋒/楊盧奕Small Methods：抑制鋰硫電池多硫化物穿梭的多功能導(dǎo)電粘結(jié)劑

鋰硫電池表現(xiàn)出高比能量和低成本，被認(rèn)為是下一代電池的有希望的候選者。然而，其廣泛應(yīng)用受到硫的絕緣性、多硫化物的溶解以及硫正極體積變化大的限制。

在此，北京大學(xué)新材料學(xué)院潘鋒教授、楊盧奕副研究員及薩里大學(xué)Kai Yang等人合成了一種導(dǎo)電粘結(jié)劑，即交聯(lián)聚芴（C-PF）并將其用于Li-S電池。該粘結(jié)劑可從以下三個(gè)方面提高整體電化學(xué)性能：

1）具有高電子電導(dǎo)率，有助于降低面電阻用于硫電極并提高倍率性能；

2）由于交聯(lián)聚合物結(jié)構(gòu)，可以獲得良好的電極機(jī)械性能，從而保持電極完整性；

3) 與各種多硫化物形成強(qiáng)結(jié)合并設(shè)法阻止它們擴(kuò)散到鋰負(fù)極，這大大提高了鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

圖1. 使用不同粘結(jié)劑的硫電極的電化學(xué)表征

因此，在0.1 C下100次循環(huán)后S/C-PF實(shí)現(xiàn)了670 mAh g^-1的比容量，對(duì)應(yīng)的容量保持率為68.4%。此外，S/C-PF在0.5 C下循環(huán)200次后實(shí)現(xiàn)了480 mAh g^-1的比容量。

這項(xiàng)研究通過設(shè)計(jì)一種多功能粘結(jié)劑來全面增強(qiáng)Li-S電池正極，該方法可以廣泛應(yīng)用于充分利用S氧化還原的能量以及正極材料的改性。

圖2. C-PF對(duì)多硫化物穿梭抑制作用的表征

Suppressing Polysulfide Shuttling in Lithium–Sulfur Batteries via a Multifunctional Conductive Binder, Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202100839

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