偶氮染料的合成方法（傅佳骏陈涛AFM两性离子聚合物粘合剂对多硫化物的协同调控）

多硫化锂的溶解和穿梭严重阻碍了锂硫（Li-S）电池的实际应用。在此，巧妙地设计了一种兼具亲锂性和亲硫性的两性离子聚合物粘合剂，通过与多硫化锂的强相互作用来实现阳离子和阴离子的协同调节。聚合物两性离子中的阳离子季铵基团可以固定多硫化物阴离子并阻止多硫化物迁移，而磺酸根阴离子优先与锂离子偶联，从而促进离子迁移并促进多硫化物的氧化还原动力学。氢键和静电相互作用交联的动态网络使机械坚固的阴极能够承受体积变化并在重复锂化/脱锂时自发修复裂缝。得益于这些特性，使用两性离子聚合物粘合剂的 Li-S 纽扣电池在 0.2 C 可提供 1230.6 mAh/g 的高初始放电容量以及在 2 C下 600 次循环后每循环 0.03% 的超低容量衰减率。在 Li-S 软包电池水平上，在 50 次循环后可以获得6.6 mAh/cm的高面积容量，硫负载量高达 8.5 mg/cm，证明了两性离子聚合物粘合剂在进一步开发高性能 Li-S 电池方面的潜力。

图文简介

a) ZIP 聚合物的化学结构。b) 具有强静电相互作用和氢键的 ZIP 结构示意图。ZIP 在 c) v (OH) 和 e) v (SO)区域内从 30°C 加热到 110°C 时的温变 FTIR 光谱（间隔：20°C）。d,f) 分别从 c,e) 生成的二维同步和异步光谱。

a)不同温度下 ZIP的G ' 和G ' '频率依赖性主曲线。b) 原始 ZIP、吸附微量电解质后的 ZIP 和加热去除残留电解质后的 ZIP 的 DSC 曲线。c) 光学显微镜观察ZIP聚合物的自愈过程。在少量电解质（1.0 m LiTFSI 在 1:1 v/v DOL/DME 中，含有 1 wt% LiNO 3 ）的帮助下，划痕在 20 分钟后自发修复）。d）不同愈合时间的ZIP试样的应力-应变曲线和愈合效率。e) 显示 ZIP 可以在拉伸-缩回过程中自动修复缺口的照片。f) ZIP、ZIP-1和PVDF的剥离力-位移曲线和相应样品的剥离试验装置照片。g) ZIP 聚合物和手指之间的粘弹性照片。h) ZIP 试样在连续加载-卸载循环中的循环拉伸试验，应变为 80%。

a) S@PVDF 和 b) S@ZIP 电极在放电过程中的多硫化物扩散实验照片。S@PVDF 和 S@ZIP 电极在 c,e) 放电和 d,f) 充电期间的原位时间分辨拉曼等高线映射和选定的拉曼光谱。

a) S@ZIP 电池在不同循环下的 CV 曲线。b）具有不同粘合剂的硫正极在0.2 C电流密度下的循环性能。c）具有不同粘合剂的硫电极的倍率性能。d) S@ZIP正极在不同速率下的恒电流充放电曲线。e) 具有不同粘合剂的硫正极在 2 C 电流密度下的长期循环稳定性。f) S@ZIP 软包电池在 0.1 C 和 7.5 mg cm -2硫负载下的循环性能。g) 使用不同硫负载量的 S@ZIP 软包电池在 0.2 C 电流密度下的循环性能。h) 不同硫负载量的 S@ZIP 正极的相应充电/放电曲线。

a-d) 具有 PVDF 粘合剂的硫正极的 SEM 图像。e-h) 具有 ZIP 粘合剂的硫正极的 SEM 图像。i）在放电/充电过程中由氢键和静电相互作用交联的动态网络的作用示意图。

总之，我们通过将聚合物两性离子、PEGA 和 HEA 单体共价连接在烷基和烷氧基基体中，报告了一种具有合理分子构型的独特多功能两性离子聚合物粘合剂。首先，ZIP粘合剂分子构型中的聚合物两性离子通过Li 的偶联赋予了强大的多硫化物锚定能力和磺酸根阴离子以及季铵阳离子和多硫化物阴离子。其次，由氢键和静电相互作用形成的动态网络可以赋予 ZIP 粘合剂自修复性能，可以自发修复硫正极中的裂纹并适应锂化/脱锂过程中的内应力演变。此外，ZIP 粘合剂中的磺酸根阴离子和 PEGA 侧链负责促进锂离子传导和调节多硫化物氧化还原动力学。结果，基于 ZIP 粘合剂的简单硫正极在 600 次循环中具有良好的循环性能，在 2 C 下每个循环的容量衰减率为 0.03%。这项工作揭示了多功能粘合剂的分子设计，用于未来开发高性能和耐用的锂硫电池。

论文信息

论文题目：Synergistic Cation–Anion Regulation of Polysulfides by Zwitterionic Polymer Binder for Lithium–Sulfur Batteries

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