先进制造技术afm含义(美国劳伦斯伯克利国家实验室Liu Gao团队《AFM》：可逆交联聚合物用于高性能可回收锂硫电池粘结剂)

随着各种环境和能源危机的日益严重，汽车行业目前正经历着一场由燃油驱动向电驱动转变的变革。在这一变革中，先进电池技术的发展是更多更合理的利用可再生能源的关键。而且，大量电池的使用将不可避免的带来另一个不可忽视的环境问题：即大量废旧电池的回收处理。所以将电池材料的可持续发展纳入到新一代电池的研究开发中是非常有必要的。

由于硫元素具有自然界丰度高，价格便宜，且锂硫电池与传统锂离子电池相比具有很高的比容量和能量密度，使其非常有望成为下一代锂离子电池正极材料。然而，锂硫电池的实际应用仍然受制于很多问题，比如：1）多硫化锂的溶解穿梭问题，导致库伦效率低和活性物质不断损失；2）硫和硫元素较差的电子和离子导电性致使活性物质利用率低；3）硫在循环过程中存在较大的体积变化，使得电极材料完整性遭到破坏，电池容量快速衰减。目前为了解决这些问题，其研究主要通过构建先进的复合电极材料。比如将硫嵌入到各种具有特定形貌的导电碳材料中。这些碳材料包括空心碳、多孔碳、无序碳纳米管，双壳层中空碳球，球形有序介孔碳纳米颗粒等。毫无疑问，这些碳材料的使用极大的改善了锂硫电池的比容量、循环稳定性和循环寿命。然而，这些具有特定形貌碳材料的制备通常需要复杂的过程，生产成本较高，不利于商业化发展。但是，如果在电池寿命结束后，通过简单方法就能将这些有价值的碳材料回收并进行二次利用，将极大的降低锂硫电池的商业制造成本。

近日，美国劳伦斯伯克利国家实验室LiuGao团队将聚丙烯酸和聚乙烯亚胺通过羧基和氨基的离子相互作用制备了一种新型多功能交联粘合剂（DICP），并成功应用到锂硫电池正极材料中。这一离子相互作用是pH敏感的，交联的聚合物网络在碱性水溶液中能够快速溶解。电池失效后，电极材料中有价值的组分在水中就能够快速分散，并通过简单水洗进行回收并再次制备能够稳定循环的电极。而且，通过原位X射线吸收光谱、原位紫外-可见光谱、X射线光电子能谱和密度泛函理论计算证明该粘合剂与商业化粘合剂相比能够明显抑制多硫化锂的溶解穿梭问题，并提高锂硫电池硫负载量和电化学循环稳定性。该研究为新一代高性能电池的可持续发展提供了新的思路和方法，具有广阔的应用前景。

该工作以题为“ReversibleCrosslinkedPolymerBinderforRecyclableLithiumSulfurBatterieswithHighPerformance”发表在国际著名期刊《AdvancedFunctionalMaterials》上。第一作者为ZhimengLiu（四川大学联合培养博士生）和XinHe（伯克利国家实验室博后），通讯作者为伯克利国家实验室GaoLiu教授。四川大学雷景新教授和张军华教授为共同作者。

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【总结】

作者通过环境友好的方法制备了一种新型可溶解的多功能交联聚合物，并将其作为锂硫电池粘合剂。该交联粘合剂在碱性水溶液中能够完全溶解，有价值碳/硫复合材料通过简单水洗即可从循环后的电池中回收，全过程仅用水做溶剂，节能环保。用回收碳/硫复合材料制备的锂硫电极能够表现出与原始锂硫电极相匹配的电化学性能。通过实验证明，该粘合剂通过分子链中各种极性官能团与多硫化锂的吸附相互作用，使其能够更有效的抑制多硫化锂在电解液中的溶解，从而提高锂硫电池中硫的负载和电化学循环稳定性。本研究为大规模电池储能系统的可持续发展提供了一个新的思虑和方法，具有重要意义。

论文连接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202003605.

课题组连接：

https://liulab.lbl.gov

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