锂硫电池被视为下一代可充高比能电池的有力竞争者。然而,锂硫电池的实际应用受到严重阻碍,这是因为电池体系中存在着可溶的多硫化物中间体的穿梭效应。穿梭效应的存在降低了活性物质的利用率,使锂硫电池存在着严重的自放电,因此其循环性能难以令人满意。
清华大学张强教授及其团队在国际著名期刊Advanced Materials上发表题目为“A Polysulfide‐Immobilizing Polymer Retards the Shuttling of Polysulfide Intermediates in Lithium–Sulfur Batteries”的文章。在这项工作中,研究中报道了一种多硫化物固定化的聚合物用来解决穿梭问题。他们将富含含氧官能团(能与多硫化物产生强烈的键合作用)的阿拉伯树胶(GA)沉积在导电基体碳纳米纤维薄膜上(CNF)作为多硫化物屏蔽中间层。在1.1mg/cm2的硫载量的极片中,所制备的CNF-GA复合中间层能够实现高达880mAh/g的放电比容量并且循环250周后容量保持率为94%。更重要的是,在6和12mg/cm2的高载量情况下,能够实现4.77和10.8mAh/cm2的面积容量。该项研究结果为发展高载量的可逆锂硫电池提供了有前途的方法。