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實現高性能的厚S正極是實現高能量密度的鋰硫（Li-S）電池的一個關鍵方式。然而，獲得具有高質量負載的高性能S正極通常需要復雜和耗時的制備過程。另一方面，用高速漿料涂層方法制備的厚S正極由于不可預測的電極裂紋而顯示出較差的柔韌性、容量和循環(huán)壽命。

香港理工大學鄭子劍等開發(fā)了一種工業(yè)化速度控制的漿料涂層方法，在S正極上產生馬賽克式的裂紋，它一方面提供了垂直通道以促進電解液的快速擴散，另一方面提供了足夠的空間以適應循環(huán)過程中的體積膨脹，從而提供應變釋放結構以實現高彈性。

圖1. S正極的裂紋控制漿料涂層

裂紋控制機制是基于導電織物的編織結構上的表面張力差異。當液態(tài)漿料涂在上面時，由于較高的表面張力，它優(yōu)先釘在導電織物的緯紗和經紗的突出交錯位置上。

因此，在隨后的干燥過程中，相鄰的交錯位置之間會形成微裂縫，在漿料的適當粘度下，會產生跟隨織物模板的馬賽克狀裂縫結構。

這些預先形成的微裂縫提供了自由空間，以適應活性材料的體積膨脹，有利于電解液的深度滲透和改善離子傳輸，并在彎曲過程中限定電極的穩(wěn)定斷裂模式。

因此，在重復彎曲和電化學循環(huán)測試中，Mosaic-S擁有穩(wěn)定的電極形態(tài)、強粘附性、高倍率和長壽命。

圖2. Li-S電池的循環(huán)性能

結果，通過采用Mosaic-S，這項工作展示了一種高面積容量超過8.6 mAh cm^-2和高能量密度為560 Wh kg^-1（480 Wh L-1）的Li-S電池。

此外，與柔性鋰金屬負極相結合，作者還展示了一個高度柔性的Li-S電池，它可以在任意方向上彎曲，并且在5毫米的小彎曲半徑下的7800次連續(xù)彎曲中顯示出可忽略的充放電電壓曲線變化。

這項工作為在不久的將來實現高性能S正極的可擴展制備鋪平了道路。

圖3. 柔性電池性能

Cracking-Controlled Slurry Coating of Mosaic Electrode for Flexible and High-Performance Lithium–Sulfur Battery. Advanced Energy Materials 2022. DOI: 10.1002/aenm.202203621

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?港理工鄭子劍AEM：新漿料涂層策略，實現560 Wh/kg鋰硫電池！

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