新型锂硫电池硫正极水基粘结剂的制备研究 Preparation and Evaluation of a New Water-Based Binder for Sulfur Cathode in Lithium-Sulfur Batteries

硫正极材料因具有较高的能量密度而广受关注，但由于其在充放电过程中体积变化大、硫穿梭效应使其容量衰退快等原因，大大限制了其实际使用。本文通过RAFT乳液聚合首次设计合成了聚（苯乙烯-b-丙烯酸正丁酯-b-苯乙烯）（SnBAS）三嵌段共聚物作为硫电极粘结剂。通过制备粘结剂薄膜测试其在醚类电解液的溶胀性，并进行多倍率充放电、电池寿命测试，与聚苯乙烯（PS）、聚丙烯酸正丁酯（PnBA）及商用SBR对比，发现通过调配苯乙烯/丙烯酸正丁酯（St/nBA）质量比率可获得兼具高力学强度及高电解液溶胀率的电极粘结剂。将粘结剂SnBAS100用于制备硫电极，所得硫正极分别在0.1C、0.2C、0.5C、1C、2C、0.1C倍率充放电后，再次以0.2C倍率充放电所得放电比容量为781 mAh×g-1，与首次充放电时的放电比容量1061 mAh×g-1相比，容量保留率为73.6%。电极继续100次循环后放电比容量为740 mAh×g-1，容量保留率为94.7%，每次充放电的平均容量衰退率为0.05%。结果表明，水溶性嵌段结构的SnBAS粘结剂是一种极具应用潜力的水基硫正极粘结剂。