硫化聚丙烯腈(SPAN)是一種非常穩定和有前途的高能量密度鋰硫(Li-S)電池的硫化物正極材料,它可以規避多硫化物的溶解問題。然而,SPAN正極中由體積變化引起的應力集中是比較顯著的,但很少被關注。人們普遍認為,粘合劑在緩沖電極材料引起的應力方面起著關鍵作用,從而保持電極的完整性。然而,從力學的角度來看,粘合劑對SPAN正極的實際影響的理解還有待深化。在此,華中科技大學黃云輝教授&李真教授&孫琪真教授等人將光纖布拉格光柵(FBG)植入SPAN正極薄膜中,通過使用四種不同的粘合劑來現場評估電化學-機械行為。SPAN正極的內部應變演變受到不同粘合劑的粘附性和機械性能等多種因素的影響。研究發現,使用具有出色機械性能的聚丙烯酸(PAA)粘合劑的SPAN正極經歷了最大的應變變化,但在高硫負荷下的電化學性能甚至更好。此外,在高硫負荷條件下監測了應變變化,并試圖弄清硫負荷如何影響內置FBG傳感器的信號。圖1. 嵌入FBG傳感器的SPAN正極的SEM總之,本工作利用光纖原位監測的便利性和有效性,系統地研究了PAA、GG、CMC-SBR和LA133四種普通水基粘結劑在SPAN正極循環過程中的應變演化規律。結果表明,不同力學性能的粘結劑對SPAN正極的應變演化有確切的影響。加入PAA粘合劑的SPAN正極內部應變演化最劇烈,這是由于其粘附性能最好,應變傳遞更有效。隨著漿料澆鑄量的增加,應變逐漸增大,直至光纖被完全包裹,表明FBG的應變信號與活性物質的加載有關。研究結果可為SPAN正極粘結劑的評價提供參考,有助于了解粘結劑對SPAN正極實際應變演化的影響。圖2. 使用四種粘結劑的SPAN正極的內部應變曲線Evaluating the Effect of Binder for Sulfurized Polyacrylonitrile Cathode via Optical Fiber Sensors, Advanced Functional Materials?2023 DOI:?10.1002/adfm.202301736