蘇州科學(xué)家研發(fā)新型粘結(jié)劑 或可促進(jìn)鋰硫電池的商業(yè)化

鋰硫電池能量密度高，不過，在充放電循環(huán)中，多硫化物會在電解液中擴(kuò)散，從而導(dǎo)致容量衰減。為解決該問題，蘇州大學(xué)的科學(xué)家研發(fā)了新方法。

蓋世汽車訊據(jù)外媒報道，電動汽車和人工智能等新興技術(shù)對高性能儲能系統(tǒng)的需求在不斷增長，從而推動了高性能電池的發(fā)展。鋰硫電池極有前景，具備高比容量(1675mAh g-1)和高能量密度(2600Wh kg-1)，或成為下一代電池產(chǎn)品，因而備受關(guān)注。不過，在電池充放電循環(huán)中，多硫化物會在電解液中擴(kuò)散，從而導(dǎo)致硫陰極結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因而極大地限制了鋰硫電池的商業(yè)化應(yīng)用。

聚合物粘結(jié)劑是電極的重要組成部分，起著粘結(jié)活性材料的作用，關(guān)系到電池的性能。遺憾的是，傳統(tǒng)的粘結(jié)劑無法滿足新興電池的要求。例如，PVDF粘結(jié)劑的鋰離子電導(dǎo)率低、機(jī)械穩(wěn)定性差，幾乎無法抑制多硫化物的穿梭，從而限制了鋰硫電池的應(yīng)用。因此，鋰硫電池迫切需要一種能夠克服傳統(tǒng)粘結(jié)劑缺陷的理想型聚合物粘結(jié)劑。

現(xiàn)在，中國江蘇省蘇州大學(xué)鋰硫電池能源與材料創(chuàng)新研究院(oochow Institute for Energy and Materials Innovations for Lithium-sulfur Batteries)的科學(xué)家為鋰硫電池研發(fā)了一種單鋰離子通道聚合物粘結(jié)劑。此種新型粘合劑具有單一的鋰離子通道，在允許快速運(yùn)輸鋰離子的同時，阻止多硫化物陰離子在電解液中穿梭，從而解決了鋰硫電池能量嚴(yán)重衰減的問題。

科學(xué)家們通過在鋰硫電池充放電循環(huán)中實時監(jiān)測電解液中多硫化物的濃度，以及電池的容量存留情況，證實了該聚合物粘結(jié)劑對鋰硫電池的效果。“通過現(xiàn)場紫外-可見光光譜(UV-vis)測量，我們證實了該聚合物粘結(jié)劑能夠有效地阻止多硫化物的穿梭。”此外，新研發(fā)的粘結(jié)劑具備良好的粘結(jié)性能和機(jī)械穩(wěn)定性，在電池充放電循環(huán)后，保持了硫化物陰極的結(jié)構(gòu)完整性。此類結(jié)果表示，此種粘結(jié)劑很有希望能夠改善鋰硫電池，而且具備單鋰離子通道的聚合物粘結(jié)劑是實現(xiàn)高能量鋰硫離子電池的最有效策略之一。