Adv. Sci.：洞察锂硫电池硫化聚合物电极的赝电容行为

硫化聚合物（SP）材料在Li-S电池（LSB）中的实际应用往往由于其低S含量（≈35wt%）而被摒弃。

图1. 不同S含量的电极的电化学性能

克莱姆森大学Ramakrishna Podila等表明，由于主要是较短的S链，SP正极在低S含量（≈35wt%）下是稳定的，也可以不含N原子。

S含量较高的SP材料含有较大比例的长S链，这会导致容量的快速下降。硫化聚丙烯腈（SP-1N）中的碳骨架对整体容量有很大贡献。在没有N的情况下（SP-1），低态密度费米级会导致低充电容量，这限制了总容量主要由氧化还原贡献。

总的来说，原位拉曼、扫速依赖性测试和EIS显示，SP-1N的行为类似于赝电容器，这意味着由于碳骨架的活性性质，含有35wt%S的SP-1N不能与含有35wt%S的S₈/C同等对待。有鉴于此，作者通过考虑电容贡献，得出了SP-1N的关键指标。

图2. 体相和表面贡献

尽管SP-1N与S₈/C（70wt%的S，60%的利用率）相比，在电极层面显示出较差的性能，但作者证明，在S负载>5 mg cm^-2（SP-1N>15 mg cm^-2）和E/S比为2-10 µL mg^-1的情况下，它在电池层面的性能与S₈/C相当。然而，在相同的S负载下，SP-1N正极比S₈/C厚，这给离子扩散、分层和与平坦的Al/C集流体一起使用时带来了挑战。

采用以CNT为基础的三明治集流体，可以实现与Al/C类似的辊对辊制备，能够实现更高的S负载（5.5 mg cm^-2）。来自三明治结构的额外电容贡献补偿了其多余的质量，而不影响电极层面的总容量。SP-1N BS在高负载下的循环能力测试显示，在0.1C时，比容量≈1360 mAh g_s^-1（≈200 mAh g_电极^-1），在1C时≈690 mAh g_s^-1（≈100 mAh g_电极^-1）。

此外，这项工作还制备了SP-1N 软包电池，在0.1C时显示出≈1300 mAh g_s^-1（≈190 mAh g_电极^-1），以证明基于SP材料的Li-S赝电容器的实际适用性。

图3. 高S负载下的电化学性能

Insights into the Pseudocapacitive Behavior of Sulfurized Polymer Electrodes for Li–S Batteries. Advanced Science 2023. DOI: 10.1002/advs.202206901