锂-硫电池可提供高达2 600 Wh kg⁻¹的理论能量密度和1 675 mAh g⁻¹的放电比容量。尽管锂-硫电池的突出特点很有吸引力，但将其实际容量与其理论价值相匹配以进一步商业化仍然具有挑战性

近日，韩国科学技术院Il-Doo Kim针对锂-硫电池容量衰减严重的问题，采用可控热退火工艺将聚氧化乙烯(PEO)/双(氟磺酰亚胺)锂(LiFSI)/聚偏氟乙烯(PLP)凝胶聚合物电解质(PLP)包覆在碳纳米管基硫磺正极(PLP-S/CNTs)上，研制出一种多功能凝胶聚合物电解质。

文章要点

1）热处理过程使得PLP通过S/CNTs的基质共形注入，同时保留了PLP的非晶相，与裸S/CNTs相比，这提高了倍率性能。PLP涂层通过抑制可溶多硫化物的生成，在不形成中间产物的情况下，使更多的元素硫转化为Li₂S₂/Li₂S。

2）（密度泛函理论计算证实，PLP涂层有效地抑制了Li2Sx(x>4)在PEO中的溶解，防止了活性物质在阴极中的损失。综合来看，涂覆在S/碳纳米管正极表面的PLP涂层显著抑制了穿梭效应，大大提高了锂硫电池的长期循环稳定性。

3）制备的涂有PLP的S/CNTs复合正极在1000次循环后，在0.5C的电流密度下表现出高的比容量573.6 mAh g⁻¹，甚至在极高的C率(6 C)下也达到了318.1 mAh g⁻¹。在已报道的涂层技术研究中，这是前所未有的出色性能。

参考文献

Ling Li, et al, Sulfur–Carbon Electrode with PEO-LiFSI-PVDF Composite Coating for High-Rate and Long-Life Lithium–Sulfur Batteries, Adv. Energy Mater. 2023, 2302139

DOI: 10.1002/aenm.202302139

https://doi.org/10.1002/aenm.202302139