锂-硫(Li-S)电池作为一种储能技术的应用取决于其长期循环稳定性。目前,大多数情况下,Li-S电池不稳定性都源于多硫化物从正极的释放和穿梭,这导致锂负极上的苔藓状生长,进而造成电解液的持续消耗。因此,开发一种具有最小多硫化物逸出的耐用正极至关重要。
基于此,澳大利亚莫纳什大学Mainak Majumder,Mahdokht Shaibani,澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)Matthew R. Hill报道了提出了一种糖基粘结剂系统,由于其还原特性,可用于调节多硫化物。
文章要点
1)基于高模量羧甲基纤维素(CMC)粘结剂的强结合能力,以及葡萄糖对多硫化物的更强调节能力,研究人员引入了一种糖基共粘结剂体系,其不仅能够制造机械上坚固的正极,而且还实现了强的多硫化物限制功能。更重要的是,这种糖基水基浆料通过非牛顿粘合剂体系的粘弹性细丝变薄以及竞争毛细管力和粘性阻力促进了网状电极微结构的形成。
2)利用这些协同效应,Li-S电池实现了97%的硫利用率,循环寿命为1000次,并具有高容量保持率,同时实现了>99%的库伦效率(CE)。此外,为了证实该粘结剂系统的坚固性,研究人员采用了10.5 mg cm−2负载的正极,结果显示,其具有12.56 mAh cm−2的面容量,CE超过98%。
3)研究人员开发了一种初始容量约为1200 mAh g−1的软包电池样机,展示了这项技术从实验室到工业应用的良好过渡。
参考文献
Huang, Y., Shaibani, M., Gamot, T.D. et al. A saccharide-based binder for efficient polysulfide regulations in Li-S batteries. Nat Commun 12, 5375 (2021).
DOI: 10.1038/s41467-021-25612-5
https://doi.org/10.1038/s41467-021-25612-5