近日，我校材料科学与工程学院王文强特聘副研究员、王庚超教授，化工学院李春忠教授在高性能锂硫电池正极粘结剂的设计合成方面取得新进展，该工作以“A Conductive Binder Based on MesoscopicInterpenetration with Polysulfides Capturing Skeleton and Redox IntermediatesNetwork for Lithium Sulfur Batterie”为题发表在《德国应用化学》。
锂硫电池理论能量密度高，作为正极活性材料的单质硫廉价易得。然而，硫的绝缘性、充放电过程中严重的体积变化以及多硫化物穿梭等问题限制了锂硫电池的商业化应用。开发新型多功能粘结剂是解决硫正极问题的最佳工业化方案，如何在赋予粘结剂吸附、导电、催化等功能性的同时不牺牲粘结性能是一个挑战。
在这项工作中，通过分步乳液聚合，合成了一种由含磺酸盐的硬弹性共聚物核和聚(3,4-乙烯二氧噻吩)导电聚合物壳组成的水性导电粘结剂（PABS:PEDOT）。当该粘结剂干燥并触发乳胶颗粒融合时，基于内核组分和外壳组分间的静电作用以及各自链段的聚集特性，通过调控二次掺杂剂二甲基亚砜的引入，两者会发生介观相分离形成互穿网络。依靠源自内核的富含极性基团弹性骨架和源自外壳具有氧化还原介质功能的电荷传输通道的协同作用，赋予硫正极优异的倍率性能（4 C，817mAhg-1）与循环稳定性（0.5 C，循环450次，容量保持率为81.6%）。由于各相的组成可以很容易地单独调整，该研究可以为电极粘结剂提供一种新的设计方法，以应对许多领域的多种性能要求。
该论文由材料科学与工程学院王文强特聘副研究员和硕士研究生华兰完成，王庚超教授和李春忠教授为该论文的通讯作者，研究工作得到了国家自然科学基金和中国博士后科学基金站中特别资助等项目的支持。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202405920