Stabiliserende svovlkatode med enkelt Li-ion-kanal polymerbindemiddel

De voksende krav til højtydende energilagringssystem til nye teknologier såsom elektriske køretøjer og kunstig intelligens driver udviklingen af ​​højtydende batterier. Som en lovende kandidat for næste generations batterier, Li-S-batterier har fået stor opmærksomhed med en høj specifik kapacitet (1675 mAh g ^-1 ) og energitæthed (2600 Wh kg ^-1 ). Imidlertid, diffusionen af ​​polysulfid i elektrolytter forårsager ændringer i strukturen af ​​svovlkatoden under afladnings-opladningscyklusser, hvilket i høj grad begrænser de kommercielle anvendelser af Li-S-batterier.

Polymer bindemiddel, som en væsentlig komponent i elektroder, virker ved at binde det aktive materiale og er relateret til batteriernes ydeevne. Desværre, det konventionelle bindemiddel har ikke opfyldt kravene til nye batterier. For eksempel, PVDF-bindemidlet udviser lav ionisk ledningsevne af Li-ioner, dårlig mekanisk stabilitet, og næsten ingen hæmning på shuttlen af ​​polysulfid, disse faktorer begrænser anvendelsen af ​​Li-S-batterier. Derfor, et ideelt polymerbindemiddel, som overvinder ulemperne ved konventionelle bindemidler, er et presserende behov for Li-S-batterier.

I ny forskning offentliggjort i Beijing-baserede National Science Review , forskere ved Soochow Institute for Energy and Materials Innovations for Lithium-Svovl-batterier i Suzhou, Kina præsenterer de seneste fremskridt inden for Single Lithium-ion Channel Polymer Binder til Li-S batterier. Medforfattere Chaoqun Niu, Jie Liu, Xiaowei Shen, Jinqiu Zhou, Tao Qian og Chenglin Yan rapporterer om et nyt polymerbindemiddel med enkelte lithium-ion-kanaler, der tillader hurtig lithium-ion-transport, mens de blokerer for polysulfid-anioner. Denne undersøgelse rapporterer en ny vej til at samle et polymerbindemiddel med en enkelt lithium-ion-kanal til at løse det alvorlige problem med energidæmpning af Li-S-batterier.

Disse videnskabsmænd bekræftede effekten af ​​det forberedte polymerbindemiddel på Li-S-batterier ved at overvåge polysulfidkoncentrationen i elektrolytten og enhedens kapacitetsopbevaring i realtid under cyklussen. "Det er bekræftet, at polymerbindemidlet effektivt immobiliserer shuttle-effekten af ​​polysulfid-mellemprodukter ved in-situ UV-vis-måling." "I øvrigt, den fremragende vedhæftning og mekaniske stabilitet af forberedt bindemiddel opretholder den strukturelle integritet af sulfidkatoden efter afladnings-opladningscyklusser. Disse resultater viser, at den lovende forbedring af Li-S-batterier med det forberedte bindemiddel, og vi mener, at det rapporterede polymerbindemiddel med enkelte Li-ion-kanaler er en af ​​de mest effektive strategier for højenergi-Li-S-batterier."