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Revealing the working mechanism of a multi-functional block copolymer binder for lithium-sulfur batteries

Journal of Energy Chemistry 2021年第8期30卷 1-8,I0001页

作者： Xin He Zhimeng Liu Guoping Gao Xiaotao Liu michal swietoslawski Jun Feng Gao Liu Lin-Wang Wang Robert Kostecki Energy Storage&Distributed Resources Division Lawrence Berkeley National Laboratory1 Cyclotron Road94720 BerkeleyUSA Materials Sciences Division Lawrence Berkeley National Laboratory94720 BerkeleyUSA The Molecular Foundry Lawrence Berkeley National Laboratory94720 BerkeleyUSA Department of Materials Science&Engineering Southern University of Science and Technology(SUSTech)Shenzhen 518055China

The lithium-sulfur(Li-S)battery is one of the most promising substitutes for current energy storage systems because of its low cost,high theoretical capacity,and high energy ***,the high solubility of intermediate products(i.e.,lithium polysulfides)and the resultant shuttle effect lead to rapidly fading capacity and a low coulombic efficiency,which hinder the practical application of Li-S *** this study,block copolymers are constructed with both an ethylene oxide unit and a styrene unit and then used as binders for Li-S *** performance improvements are attributed to the synergistic effects contributed by the different units of the block *** ethylene oxide unit traps polysulfide,which bonds strongly with the intermediate lithium polysulfide,and enhances the transport of lithium ions to reach high ***,the styrene unit maintains cathode integrity by improving the mechanical properties and elasticity of the constructed block copolymer to accommodate the large volume *** enabling multiple functions via different units in the polymer chain,high sulfur utilization is achieved,polysulfide diffusion is confined,and the shuttle effect is suppressed during the cycle life of Li-S batteries,as revealed by operando ultraviolet-visible spectroscopy and S Kedge X-ray absorption spectroscopy.

关键词： Lithium sulfur batteries Polymer binder Block copolymer Ultraviolet-visible spectroscopy X-ray absorption spectroscopy

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