新型含硫聚噻吩正极活性材料抑制锂硫电池穿梭效应的研究

　　锂硫电池因多硫化物的穿梭效应导致容量衰减和库仑效率降低。研究人员通过逆硫化、加成反应和电化学聚合合成了一种含硫聚噻吩衍生物（P(Ph-PST)），作为正极活性材料显著抑制了穿梭效应（电流低至0.002 mA），并展现出93.9%的比容量保持率。该研究为高稳定性锂硫电池提供了新型材料策略。

　　

锂硫电池因其高达2600 W·h·kg^?1
的理论能量密度和硫的低成本特性，被视为下一代储能技术的候选者。然而，多硫化物（LiPSs）的溶解和穿梭效应导致活性物质流失、容量衰减及安全隐患，成为制约其商业化应用的核心瓶颈。传统解决方案如物理限硫或电解液优化仍面临硫负载量低和稳定性不足的挑战。

广东省自然科学基金等资助的研究团队创新性地设计了一种含硫聚噻吩衍生物（P(Ph-PST)）。该材料通过三步反应构建：首先将3-噻吩乙醇与丙烯酰氯反应生成3-（丙烯酸乙酯）-噻吩；随后通过点击化学将单萜烯-硫聚合物（PST）的巯基与噻吩衍生物键合；最终经电化学聚合形成具有高硫含量的导电聚合物骨架。红外光谱（IR）、核磁共振（¹
H NMR）和拉曼光谱证实了材料的结构特征。

材料合成与表征
3-（丙烯酸乙酯）-噻吩的酯基特征峰（1726 cm^?1
）和噻吩环振动峰（1408 cm^?1
）验证了中间体的成功合成。P(Ph-PST)的硫链段通过质谱检测到S₈
单元信号，表明硫的有效固定。

电化学性能
作为正极材料时，P(Ph-PST)表现出0.002 mA的极低穿梭电流，且电解液在恒电位氧化实验中未出现颜色变化，证实其对多硫化物的锚定作用。其氧化电位高达3.2 V（vs. Li⁺
/Li），比容量保持率达93.9%，远优于传统硫正极。

结论与意义
该研究通过分子设计将硫链段共价嵌入导电聚合物骨架，实现了硫的高效稳定负载。P(Ph-PST)兼具化学限硫和电子传导功能，为解决穿梭效应和体积膨胀提供了新思路。发表于《Journal of Energy Storage》的这项工作，为开发高能量密度、长循环寿命的锂硫电池奠定了材料基础，推动可再生能源存储技术的实用化进程。