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為實現鋰硫電池(LSBs)的實際可行性，開發先進的電極材料至關重要，該材料可以使用有限鋰和貧電解質來實現高質量負載電池。

在此，德克薩斯大學奧斯汀分校Arumugam Manthiram教授團隊設計了一種由聚環氧乙烷(PEO)與交聯四聚體結合而成的二元粘結劑，該粘結劑具有較高的機械強度和電化學穩定性。緊密交織的粘結劑網絡提高了PEO在醚基電解質中的結構可靠性，并提高了電極在循環過程中適應體積變化的彈性。

此外，由于其較強的聚硫吸附能力以及PEO基體和四聚體骨架中的多個鋰離子傳輸通道，該粘結劑改善了負極-電解質的界面化學和硫的氧化還原動力學。

?ACS Energy Letters: 具有快速鋰離子傳輸的二元粘結劑實現高質量負載無負極鋰硫電池

圖1.PEO-MHPP粘結劑的傳導機制

總之，該工作提出了一種二元粘合劑，通過促進活性材料的利用并保護負極免受LiPS腐蝕，顯著增強LSBs在高負載和貧電解質條件下的電池性能。理論模擬、納米壓痕和 ⁷Li DOSY-NMR 分析表明，在不犧牲結構完整性的情況下，二元粘合劑可通過無定形 PEO 區域和四元聚合物骨架中的電負性區段提供連續路徑，有效促進離子在納米尺度上的快速傳輸。此外，XPS 分析表明，在 PEO-MHPP電池中，鎳負極表面形成了強大的電子屏蔽和離子導電層。

因此，即使在質量負荷為 3.5 mg cm^-2 和 E/Li₂S 比率為 6 uL mg^-1的無負極軟包電池中，PEO-MHPP 仍能實現穩定運行。因此，該項工作中的粘合劑設計策略有望推動高能量密度 LSBs 的實際應用。

圖2.電池性能

High-Mass-Loading Anode-Free Lithium–Sulfur Batteries Enabled by a Binary Binder with Fast Lithium-Ion Transport, ACS Energy Letters 2023 DOI: 10.1021/acsenergylett.3c01395

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