聚酰胺胺树枝状大分子修饰科琴黑混合硫包覆阴极提高锂硫电池对多硫化物的吸附性能

锂硫(Li-S)电池理论容量大、能量密度高，在能源器件领域具有广阔的应用前景。然而，锂硫电池的研究领域存在着活性物质利用率低、库仑效率差、容量保持率低等诸多挑战。以上问题几乎都与放电产物(Li2S2和Li2S)的体积变化和多硫化锂的穿梭有关。解决这些问题，并进一步提高循环性能，研究人员重点开发了新的纳米结构，如在各种碳衬底中浸渍硫，限制硫，减轻多硫化物的穿梭效应。

虽然碳材料可以提高电极的导电性，但只是在短期内缓解了多硫化物的溶解，而聚合物独特的链结构可以进一步在化学上限制硫和多硫化物，这有助于解决体积膨胀和穿梭效应的问题。聚酰胺胺(PAMAM)树枝状高分子聚合物具有精确的结构和大量的表面官能团，可以提高锚定可溶性多硫化物锂的能力，抑制穿梭反应。

本文采用一种简单可行的制备策略，制备了聚酰胺胺(PAMAM)树枝状大分子聚合物修饰科琴黑(KB)混合升华硫(PAMAM@KB@S)的复合阴极。得益于PAMAM丰富的官能团对多硫化物吸附性能的改善，PAMAM@KB@S复合材料具有在0.5 C电流密度下，3.94 mg载硫电池的初始比放电容量高达894.3 mAh g-1，200次循环后的比放电容量为455.7 mAh g-1。在200次循环内，PAMAM@KB@S电极的平均库仑效率(96.7%)高于KB@S电极(88.5%)。

图. PAMAM@KB@S的制备过程示意图

文献来源：Cuijuan Zhang, Yazhou Liang, Youqiang Wang, Yanping He, Arslan Majeed, Zuolei Yang, Shanshan Yao, Xiangqian Shen, Tianbao Li, Shibiao Qin. Ionics 2021, 27:2997-3005.