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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 37

鋰硫電池(Li-S)作為目前被廣泛關(guān)注的電池產(chǎn)品,其能量密度(2600 Wh Kg-1)遠(yuǎn)超最先進(jìn)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(jìn)一步商業(yè)化應(yīng)用。例如,使用高硫負(fù)極會導(dǎo)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(yōu)化陰極結(jié)構(gòu),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(dǎo)電添加劑和集流劑,其在電池中的使用可以穩(wěn)定陰極。對于Li-S電池來講,所添加的粘合劑不僅具有優(yōu)異的粘結(jié)能力,還能進(jìn)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(xué)/電化學(xué)穩(wěn)定性,已被廣泛應(yīng)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(qiáng)相互作用和缺乏可遷移的離子的問題,使得PVDF應(yīng)用于Li-S電池具有一定挑戰(zhàn)。諸多研究顯示,具有多功能團(tuán)的交聯(lián)粘結(jié)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(wěn)定了陰極結(jié)構(gòu)并促進(jìn)了Li+的運輸。此外,基于動態(tài)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(xué)劉瑞卿史麗、馬延文復(fù)旦大學(xué)余愛水及其團(tuán)隊設(shè)計了一種通過氫鍵實現(xiàn)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(yōu)異的循環(huán)耐久性和離子導(dǎo)電率。該研究制備的聚(離子液體)基聚合物粘結(jié)劑不僅可準(zhǔn)確捕獲多硫化物,還具有優(yōu)異的粘合強(qiáng)度和離子導(dǎo)電性。該研究為用于鋰離子電池的PIL粘結(jié)劑的開發(fā)提供了思路。

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