Un aglutinante altamente amortiguador, insensible a las grietas y autoinmunizable para baterías de litio-azufre mediante el ajuste del comportamiento viscoelástico

Resumen El aglutinante juega un papel importante en el mantenimiento de la integridad del electrodo de azufre en baterías de litio-azufre (Li-S). Sin embargo, las grietas se generan fácilmente dentro del electrodo y comprometen su rendimiento debido al cambio de volumen del azufre durante la reacción redox y la vibración continua originada por los entornos externos. Es un desafío, pero crucial, desarrollar aglutinantes resistentes con insensibilidad a las grietas y rendimiento de amortiguación. Aquí, se diseña un aglutinante polimérico con un comportamiento viscoelástico especial al ajustar sus dominios electrofílicos y electrofóbicos. El módulo de pérdida del aglutinante se regula para estar muy cerca de su módulo de almacenamiento dentro de un amplio rango de frecuencia, generando un factor de pérdida ultra alto y un equilibrio de viscosidad-elasticidad. Basado en tal comportamiento reológico, el aglutinante mantiene 1) alta capacidad de amortiguación en un amplio rango de frecuencia para suprimir la generación de grietas, 2) alta tenacidad con un comportamiento de atenuación de grietas para resistir la propagación de grietas, 3) capacidad de curación eficiente para reparar las grietas. Además, los grupos zwitteriónicos colgantes pueden inmovilizar los polisulfuros de litio y promover la transferencia de iones. Aprovechando estas ventajas, la batería obtenida Li-S ofrece alta capacidad específica con una considerable retención de capacidad después de ciclos a largo plazo. El diseño viscoelástico y la estrategia de gestión de grietas aquí ilustrada proporcionarían nuevas perspectivas en el diseño de aglutinantes.