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鉀硫（K-S）電池由于天然豐富的鉀和硫資源而引起了廣泛的研究關注，并且在大規(guī)模儲能系統(tǒng)中具有廣闊的應用前景。然而，K⁺反應動力學緩慢、硫物種反應活性低、多硫化物的穿梭效應以及大的體積變化阻礙了這些電池的發(fā)展。此外，使用粘結劑和集流體的傳統(tǒng)電極制備方法難以提高面硫負載和能量密度。

韓國成均館大學Youngkwan Lee等通過聚丙烯腈的相轉化和硫化，為K-S電池開發(fā)了一種無粘結劑且自支撐的 SPAN正極（FS-SPAN）。

圖1 FS-SPAN的制備

盡管沒有使用粘結劑或集流體，F(xiàn)S-SPAN正極固有的多孔結構成功地實現(xiàn)了有效的離子/電子傳輸，并適應了體積膨脹和收縮、硫的高度可逆反應、堅固的結構和穩(wěn)定的界面。

更重要的是，通過優(yōu)化自支撐聚丙烯腈（FS-PAN）前驅體，可以輕松控制面積硫負載和面積容量，這有助于其在大規(guī)模制備中的適用性。

圖2 FS-PAN和FS-SPAN的橫截面形貌

結果，這種具有分層多孔網(wǎng)絡的硫正極能夠實現(xiàn)1345 mAh g^-1的高可逆容量和穩(wěn)定的循環(huán)性能，每個循環(huán)的容量衰減為0.15%。此外，由于正極中有利的電子/離子傳輸，即使在3和7 mg cm^-2的高硫負載下也能實現(xiàn)3.1和4.2 mAh cm^-2的面積容量。

這項工作報道的簡便的制備方法和優(yōu)異的電化學性能可為開發(fā)高性能K-S電池鋪平道路。

圖3 高負載FS-SPAN的電化學性能

Binder-Free and High-Loading Cathode Realized by Hierarchical Structure for Potassium–Sulfur Batteries. Small Methods 2021. DOI: 10.1002/smtd.202100899

原創(chuàng)文章，作者：科研小搬磚，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/11/e0420e32dc/

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成均館大學Small Methods：用于鉀硫電池的無粘結劑、高負載正極

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