鋰硫電池具有能量密度高、原料廉價、污染小等優(yōu)點，作為下一代儲能設(shè)備具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，鋰硫電池的發(fā)展目前主要受到其充放電過程中產(chǎn)生的嚴重的“穿梭效應(yīng)”限制。近年來，隨著合成技術(shù)的發(fā)展，人們開始關(guān)注另一種策略——利用含硫聚合物來代替單質(zhì)硫作為鋰硫電池正極材料。含硫聚合物由于同時具有對硫的化學鍵合力和物理纏結(jié)作用，因此能夠有效地對電化學反應(yīng)的中間產(chǎn)物多硫化物進行固定，從而有效抑制“穿梭效應(yīng)”，提高鋰硫電池正極電化學性能。
近日，天津大學材料學院封偉教授課題組在Small Methods上發(fā)表了題為“Recent Advances in Applying Vulcanization/Inverse Vulcanization Methods to Achieve High-Performance Sulfur-Containing Polymer Cathode Materials for Li–S Batteries”的綜述文章，總結(jié)了通過最簡單的制備方法硫化/逆硫化所得到的含硫聚合物用作高性能鋰硫電池正極材料的研究進展。
文章首先闡述了鋰硫電池正極的工作原理和存在的限制性問題，然后概述了含硫聚合物作為正極材料的發(fā)展歷程，接著系統(tǒng)地討論了近七年來通過簡單的、低成本的硫化/逆硫化方法所制備的含硫聚合物作為鋰硫電池正極材料的研究成果和最新進展。主要圍繞硫化聚合物（硫化導(dǎo)電聚合物、硫化橡膠），逆硫化聚合物（硫-不飽和烴共聚物、硫-苯并噻唑共聚物、硫-硫醇共聚物、硫-共價三嗪骨架共聚物、硫與導(dǎo)電聚合物的共聚物），以及硫化/逆硫化聚合物基復(fù)合材料，闡明了這些含硫聚合物的化學結(jié)構(gòu)和電化學機理，并對其結(jié)構(gòu)與性能之間的關(guān)系進行了深入的探討。作者認為，有機材料具有許多不同的分子結(jié)構(gòu)和可定義的官能團。選擇合適的單體原料與單質(zhì)硫反應(yīng)，可使最終獲得的含硫聚合物具有諸多有利的性質(zhì)，例如離子和電子傳導(dǎo)性、高硫含量、適當?shù)恼扯、可加工性和可控的形貌。這些特性對于在鋰硫電池正極中使用而言具有很大益處，有助于實現(xiàn)高容量和高倍率穩(wěn)定放電。因此，通過開發(fā)多功能的含硫聚合物作為正極材料，不僅可以減少正極中導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的使用，提高正極中硫含量和利用率，未來更有望制備無粘結(jié)劑和無導(dǎo)電劑的鋰硫電池正極，獲得高性能鋰硫電池。
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