由于體積變化大、多硫化鋰穿梭、離子傳導性差和安全問題，鋰硫（Li-S）電池的商業應用受到嚴重阻礙。特別是在貧電解液和高硫負載的情況下，體積的急劇變化和緩慢的離子傳輸效率可能會導致快速的容量衰減、低可逆容量，甚至是安全隱患。

大連理工大學胡方圓等巧妙地設計了一種動態交聯的兩性離子超分子粘結劑（β-CDp-Cg-2AD）來應對這些問題。雙親性兩性離子有助于固定多硫化鋰，并通過強的離子偶極相互作用促進多硫化物的氧化還原動力學，同時實現PO₄^–-Li⁺和RNH₃⁺-S₄^2-對的形成和電子轉移。

此外，基于主客體相互作用的動態交聯系統使堅固的正極能夠承受體積變化，并為Li⁺的傳輸提供相對較低的交聯密度。另外，結合豐富的氧雜原子和類聚醚鏈段，通過β-CDp-Cg-2AD電極中聚合物鏈的熱運動，進一步提高了Li⁺傳輸效率。

圖2 氧化還原動力學研究

受益于這些特性，即使在7.36 mg cm^-2的高S負載和7.1 μL mg^-1的貧電解液條件下，β-CDp-Cg-2AD基電極也能保持7.60 mAh cm^-2的高面積比容量和100次循環后96%的容量保持。

此外，通過TG-FTIR測試，作者還探討了β-CDp-Cg-2AD的阻燃機制，結果顯示其防火安全性的提高。這項工作不僅為實際應用提供了一個高性能和安全改進的粘結劑，而且將激發對所有電極成分阻燃機制的探索。

圖3 Li-S電池性能

Dynamic Cross-Linking of Zwitterionic Polymer Binder Based on Host–Guest Interactions for Li-S batteries with Enhanced Safety and Electrochemical Performance. Nano Energy 2023. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108603