​侯豪情/蒋少华AEM：PEO-LiFSI-PVDF复合涂层硫正极循环1000次！

硫是一种安全、无毒、廉价且天然储量丰富的材料，与其他材料相比，它能够以较低的成本储存能量，因此在锂硫电池中发挥着重要作用。尽管锂硫电池的这些突出特点很有吸引力，但要使其实际容量与其理论值相匹配，以进一步实现商业化，仍然是一项挑战。

图1 材料制备及作用示意

韩国科学技术研究院Il-Doo Kim、江西师范大学侯豪情、南京林业大学蒋少华等首次提出了基于PEO（聚环氧乙烷）/LiFSI（双氟磺酰亚胺锂）/PVDF（聚偏氟乙烯）（PLP）的凝胶聚合物电解质涂层在碳纳米管（CNTs）基硫正极上的应用，以提升锂硫电池的性能。研究显示，PL涂层与锂盐形成络合物，有效抑制了Li₂S_x（x > 4）在高DN（古特曼供体数）PEO中的溶解，并丰富了反应位点。

此外，在PLP凝胶中使用低DN PVDF可促进元素硫转化为固体Li₂S₂/Li₂S，而不会形成中间产物，从而进一步增强了穿梭效应的抑制。另外，通过在优化温度下进行退火处理，PEO的无定形结构得以保留，从而促进了锂离子的迁移。

图2 电化学性能研究

得益于上述特性，涂覆了PLP的S/CNT在长期运行（1000次循环）后仍能保持较高的放电容量（0.5 C时为573.6 mAh g^-1），甚至在6 C的高倍率工作条件下也实现了318.1 mAh g^-1的高放电容量。值得注意的是，简单地涂覆PLP就能使锂硫电池稳定运行达1000次，并具有较高的比容量，这有助于缩小锂硫电池实验室规模研究与工业化之间的差距。

图3 CV和EIS研究

Sulfur–Carbon Electrode with PEO-LiFSI-PVDF Composite Coating for High-Rate and Long-Life Lithium–Sulfur Batteries. Advanced Energy Materials 2023. DOI: 10.1002/aenm.202302139