上海理工郑时有ACS Nano：富锂共轭硫聚合物正极促进锂硫电池反应动力学

尽管通过将硫封装在导电碳基体或极性材料中，提高了锂硫(Li-S)电池的比容量和循环稳定性，但低活性硫利用率和库仑效率等挑战仍然存在，这阻碍了其商业化应用。

上海理工大学郑时有等开发了一种基于聚（Li₂S₆-r-1,3-二异丙烯基苯）（DIB）的富锂共轭硫聚合物材料，以作为高倍率和稳定的Li-S电池正极材料。

图1 材料合成示意图

由于Li₂S₆与共轭芳烃骨架的强化学限制，有效地固定了多硫化物的溶解。此外，预锂化的多硫化物共聚物可以提供额外的锂离子以促进其氧化还原动力学。

因此，富锂硫基共聚物表现出高输出容量（经过120次循环后获得934 mAh g^-1的容量）、令人印象深刻的倍率性能（在2 A g^-1的电流密度下为727 mAh g^-1)，以及超过500次循环的长期循环稳定性。

图2 聚(Li₂S₆-r-DIB)正极的电化学性能

得益于其弹性和热塑性，聚(Li₂S₆-r-DIB)共聚物可以浇铸到商业碳布上，直接用作柔性正极，而无需粘结剂和导电剂。进一步与将熔融锂渗透到“亲锂”硅碳布主体上获得的柔性碳布/硅/锂(CC/Si/Li )负极配对，构建了柔性Li-S软包电池原型，该电池展示出稳定的循环性能（经过100次循环后获得了658 mAh g^-1的容量）和优异的可折叠性（即使在30°、60°、90°、120°、150°、180°折叠下也能运行）。

该工作通过引入额外的锂离子促进氧化还原动力学，扩展了分子设计方法，获得了高性能的有机硫正极材料，为高性能Li-S电池的实际应用开发提供了有价值的指导。

图3 柔性Li-S软包电池性能

Lithiated Sulfur-Incorporated, Polymeric Cathode for Durable Lithium-Sulfur Batteries with Promoted Redox Kinetics. ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c08449

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上海理工郑时有ACS Nano：富锂共轭硫聚合物正极促进锂硫电池反应动力学

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