锂硫（Li-S）电池是一种很有前途的锂离子电池替代品，但其商业化受到硫负载量低、正极孔隙率高、Li₂S_x沉积失控和Li₂S活化动力学缓慢等瓶颈的严重制约。目前，基于块状材料的致密Li-S正极通常采用压延或“二次造粒”技术来实现，然而，其制备过程会导致多硫化物反应位点不足，多硫化物和电解液的润湿性差，导致容量衰减和锂负极的损坏。因此，迫切需要开发具有高硫负载量、低孔隙率的紧凑型电极来解决上述难题。在开发较重电极材料方面，如何平衡在保持高振实密度的同时，又能获得足够的固有孔隙率以实现高硫负载以及有效的多硫化物吸附至关重要。

近日，为了解决上述挑战，新加坡国立大学Kian Ping Loh教授，美国加州大学圣地亚哥分校孟颖教授，西安交通大学唐伟教授报道了一种氧化还原活性多孔共轭聚合物（HATN聚合物），其具有与硫相同的氧化还原电位窗口。HATN聚合物可以作为一种Li₂S_x反应型主体来调节多硫化物的沉积，从而使得纳米结构的Li₂S和S在大体积多孔聚合物基质中实现均匀沉积。这种方法不同于依赖于多硫化物在高比表面积材料上的物理或化学吸附等传统策略。

文章要点

1）尽管HATN聚合物的具有较高的比表面积（302 m² g^-1），但更重要的是，它具有非常高的堆积密度，约为1.60 g cm^-3。利用这些特性，研究人员在碳涂层铝箔上制备了硫负载量为15 mg cm^-2、厚度为200 µm的致密电极，同时无需压延即可保持HATN聚合物/S的良好电极孔隙率（41%）。

2）实验结果显示，HATN聚合物/S正极的面容量高达14 mAh cm^-2，在电解质-硫（E/S）比为5 μl mg^-1的条件下循环200次具有良好的稳定性。组装后的袋式电池具有303 Wh kg^-1和392 Wh l^-1的电池级高能量密度。并具有30次循环的良好循环稳定性，且E/C比低至3 g Ah^-1。

研究结果表明，Li₂S_x反应型策略可有效调节纳米结构Li₂S/S的生长，从而有助于Li-S电池的优化设计。

参考文献

Xiaowei Wang, et al, Dense-stacking porous conjugated polymer as reactive-type host for high performance lithium sulfur batteries, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202016240

https://doi.org/10.1002/anie.202016240