庆尚大学Nat. Commun.：生物大分子粘结剂实现阻燃大功率Li-S柔性电池！

用于硫正极的聚合物粘结剂起着非常关键的作用，因为它们是原位固定多硫化物穿梭和体积变化的先决条件，同时可确保在活性材料内具有良好的粘附性以进行离子传导以及强大的机械和化学稳定性。

韩国国立庆尚大学Hyun Young Jung等首次报道了一种用于硫正极的复合高分子生物聚合物粘结剂（黄芪胶，TG），它可使硫正极实现出色的电化学性能和改善的防火安全性。

庆尚大学Nat. Commun.：生物大分子粘结剂实现阻燃大功率Li-S柔性电池！

图1基于各种粘结剂的硫正极的制备、结构和性能示意图

这种生物聚合物粘结剂继承了异质多糖部分，当用于锂硫电池时具有几大优势：

（1）能使锂离子通过阴离子聚合物主链部分高度接近硫活性颗粒（高达80.3%的硫），从而触发有效的硫反应性；

（2）糖单元的暴露极性官能团可加速电解液中可溶性多硫化物的捕获（Li₂S_n，n = 4-8）；

（3）通过可拉伸的棒状黄蓍素和球状巴索林分子构象可主动调节硫正极大体积变化，以确保强大的机械强度；

（4）TG粘结剂的水加工性和阻燃能力赋予锂硫电池环保、高安全性和良好热稳定性等优势。

图2 基于PVDF、PEO和TG粘结剂的硫正极的容量保持率和硫利用率分析

研究显示，可水处理的TG基粘结剂经过调整，可容纳超过12 mg cm^-2的高硫负载量，而不会影响硫的效用和可逆性，从而使锂离子对硫颗粒的可及性高约80%。即使在4 C时，该粘结剂对多硫化物的捕获率也提高了46%，并将电极体积变化控制16%以内。

即使在恶劣条件下，具有理想质量负载的柔性Li-S器件也可以提供243 Wh kg^–1的能量密度。这种紧凑的储能装置和阻燃的硫正极是朝着实现实用高性能柔性和高安全锂硫电池迈出的重要一步。

图3 柔性锂硫（FLS）电池的制备和性能

Flame retardant high-power Li-S flexible batteries enabled by bio-macromolecular binder integrating conformal fractions. Nature Communications 2022. DOI: 10.1038/s41467-021-27777-5

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