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近日，國際知名期刊《自然·通訊》在線發(fā)表了西南科技大學(xué)特聘教授宋英澤課題組關(guān)于鋰硫電池聚合物粘結(jié)劑材料的設(shè)計(jì)與開發(fā)研究方面的重要進(jìn)展。
據(jù)悉，粘結(jié)劑是決定鋰硫電池正極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能的關(guān)鍵。傳統(tǒng)粘結(jié)劑在結(jié)構(gòu)可控性和長期穩(wěn)定性方面的不足，制約了電池性能的提升。本研究基于“核科學(xué)與關(guān)鍵技術(shù)”，創(chuàng)新提出利用γ射線輻照原位合成三維交聯(lián)聚丙烯酰胺（I-PAM）粘結(jié)劑的新方法。該方法無需化學(xué)添加劑，通過γ射線引發(fā)單體聚合與交聯(lián)，并借助輻照劑量精確調(diào)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；“原位聚合—交聯(lián)”策略進(jìn)一步保障了粘結(jié)網(wǎng)絡(luò)在電極中的均勻分布與牢固結(jié)合。
同時(shí)，該粘結(jié)網(wǎng)絡(luò)展現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，使硫正極在高負(fù)載下仍具有高比容量和長循環(huán)壽命。研究通過同步輻射X射線三維成像、小角散射等先進(jìn)表征技術(shù)，系統(tǒng)揭示了粘結(jié)網(wǎng)絡(luò)在循環(huán)中對多硫化物穿梭和電極應(yīng)力的調(diào)控機(jī)制。
記者了解到，該工作突破了傳統(tǒng)粘結(jié)劑在結(jié)構(gòu)控制與表征方面的局限，有效緩解了正極體積膨脹和活性物質(zhì)流失等問題，顯著提升了電池在復(fù)雜工況下的可靠性，為鋰硫電池在高端裝備與長續(xù)航動(dòng)力領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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