硫化聚丙烯腈（SPAN）因其非多硫化物溶解性和优异的循环稳定性，已成为下一代锂硫（Li-S）电池的一种极具前景的阴极材料。但是，目前对于构成SPAN聚合物骨架的热解聚丙烯腈的具体作用和影响的认识非常少。

有鉴于此，上海交通大学王久林研究员等通过电化学、光谱学、电子显微镜和理论计算等方法，对一系列不同硫含量的SPAN材料进行多方面的综合研究。

本文要点：

（1）

结果表明，聚合物骨架结构至少具有四种关键功能。首先，在SPAN的合成过程中，聚合物骨架为通过化学键合引入硫提供了反应位点。其次，通过硫的脱氢反构筑π共轭网络，作为SPAN的导电骨架。化学键合的硫原子掺杂了聚合物骨架，从而缩小了最高占据分子轨道-最低未占据分子轨道（HOMO-LUMO）的带隙。第三，聚合物骨架在决定第一库仑效率方面起到至关重要的作用，不可逆插入的锂原子进一步掺杂在聚合物骨架中，减小HOMO-LUMO能隙。最后，聚合物骨架内的吡啶氮对Li₂S物种表现吸附作用，从而稳定了SPAN阴极的循环性能。

（2）

值得注意的是，在1至3 V的工作电压范围内，聚合物骨架对碳酸盐电解质中的SPAN阴极的可逆容量几乎没有贡献。这项研究加深了研究者对SPAN的认识，有助于为开发更好的SPAN材料和可充电电池提供有价值的指导。

参考文献

Jiqiong Liu, Huichao Lu, Qihang Wang, Xirui Kong, Chenran Hao, Jun Yang, Yanna NuLi, Huanan Duan, and Jiulin Wang*, Roles of the Polymer Backbone for Sulfurized Polyacrylonitrile Cathodes in Rechargeable Lithium Batteries, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c11216

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c11216