浙江大学林展教授发表的论文

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浙江大学林展教授发表的论文

随着便携式电子设备的广泛应用及电动汽车、大型储能设备的迅猛发展，传统的锂离子电池已经越来越难以满足社会发展对高能量密度储能器件的迫切要求。由于比传统锂离子电池拥有更高的比能量密度（2600 vs. 500 Wh/kg），以单质硫为正极和金属锂为负极的锂硫电池，被认为是极具潜力的下一代高能量密度的二次电池体系。单质硫是传统石油化工原油精炼过程的副产品，价格低廉、资源丰富、毒性较低，使得锂硫电池的制造成本仅为传统锂离子电池的1/4-1/3。然而在锂硫电池商业化的进程中，仍然存在着关键的瓶颈问题，即硫正极在充放电过程中的巨大体积变化及多硫化物在电解液中的“穿梭效应”所导致的电池极差的循环使用寿命。

林展教授课题组采用一种纯天然生物质聚合物（Gum Arabic），作为锂硫电池的粘结剂，从而极大的改善了电池的循环使用寿命。该聚合物具有高效的粘结能力，可以缓冲硫电极在电池循环过程中的体积变化，同时粘结剂上丰富的官能团亦束缚了多硫化物的溶出，抑制了“穿梭效应”对电池循环性能的破坏，从而有效解决了锂硫电池的瓶颈问题。采用该粘结剂的锂硫电池表现出良好的循环使用寿命，即500次充放电后仍保持有841mAh/g的容量，获得的电池比能量密度显著高于传统的锂离子电池。该天然生物质材料是一种水溶性聚合物，避免了传统电极制备过程中有毒的有机溶剂的使用，使得电池的制备过程更加绿色，更加低价，更加安全，为锂硫电池的实用化创造了良好的条件。