调节SPAN材料的膨胀性和分散性可提升锂硫电池的性能

《Small》：Tuning the Swelling and Dispersion of SPAN Enables High-Performance Li-S Batteries

锂硫电池SPAN电极通过优化粘结剂（CMC&SBR）和溶剂（水）组合，解决了传统S8/C电极膨胀开裂和团聚问题，实现了200次循环83%容量保持及5C电流下1192 mAh g?1的高性能，验证了水基体系与复合粘结剂对提升电极结构稳定性和倍率性能的有效性。

　　

摘要

锂硫（Li-S）电池因其高能量密度和低原材料成本而受到了广泛关注。尽管SPAN正极的电化学性能优于传统的S₈/C复合材料，但其仍远未达到商业化要求，其能量密度、循环稳定性和倍率性能仍有进一步提升的空间。在本研究中，首次通过使用不同的粘结剂来研究SPAN在不同溶剂中的膨胀和分散情况，以优化电极结构。选择水作为溶剂可以减少SPAN的膨胀并抑制电极制备过程中的裂纹形成，从而有效提高电极在长时间充放电过程中的结构稳定性。CMC与SBR粘结剂的结合使用能够减少活性物质和导电碳的团聚，提升SPAN在高电流下的容量表现。结果表明，使用CMC与SBR粘结剂的SPAN具有稳定的长循环性能（在1 C电流下经过200次循环后容量保持率为83%）和高倍率性能（在5 C电流下容量为1192 mAh g^?1）。特别是，Li-S软包电池在0.2 C电流下高负载条件下（SPAN负载量为7.2 mg cm^?2，面积容量超过4 mAh cm^?2）能够稳定循环超过50次，同时比容量保持在1306 mAh g^?1。这项工作有望推动Li-S电池的商业化进程。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。