锂硫电池具有高达1675mAh/g的理论容量，是下一代电池候选者。为得到更高的能量密度，亟需高负载的硫电极。然而，锂硫电池存在很多的问题，包括穿梭效应、充放电过程大体积变化，以及硫导电性差等，这些问题在高负载的锂硫电池中更严重，而且更厚的极片也更易导致电极材料发生破裂和脱落。通过精心设计电极结构可以获得高负载的锂硫电池，但这势必采用复杂的制备工艺，不适合广泛的应用。锂硫电池具有高达1675mAh/g的理论容量，是下一代电池候选者。为得到更高的能量密度，亟需高负载的硫电极。然而，锂硫电池存在很多的问题，包括穿梭效应、充放电过程大体积变化，以及硫导电性差等，这些问题在高负载的锂硫电池中更严重，而且更厚的极片也更易导致电极材料发生破裂和脱落。通过精心设计电极结构可以获得高负载的锂硫电池，但这势必采用复杂的制备工艺，不适合广泛的应用。
粘结剂是电极材料重要的组分之一，起到粘结活性材料和集流体的作用并保持极片的完整性。更重要的是，粘结剂的官能团和活性材料相互作用可提高电化学性能。从这角度出发，采用高效的粘结剂可以获得高负载的锂硫电池。
近日，浙江大学林展教授和格里菲斯大学张山青教授(共同通讯作者)在Energy & Environmental Science发表题为“Exploiting a robust biopolymer network binder for an ultrahigh-areal-capacity Li–S battery”的文章，介绍一种高效粘结剂，可以极大地提高锂硫电池的面积比容量。研究人员采用无毒、低成本的瓜儿豆胶(GG)和黄原胶(XG)为原料，利用二者的间结合作用，形成强韧的生物聚合物三维网络粘结剂(N-GG-XG)。瓜儿豆胶和黄原胶都富有含氧官能团，可以有效结合多硫化物。在这种粘结剂有力结合下，硫活性材料负载量可高达19.8 mg/cm2，发挥出超高面积比容量(26.4 mAh/cm2)。并且这种粘结剂是在水系中使用，又可避免了有机溶剂的使用。
(e)GG、XG、N-GG-XG的FTIR光谱。一些官能团的特征峰发生偏移，证明GG和XG发生相互作用。
(a)0.5C下S@N-GG-XG电极的恒流充放电曲线mV/s下S@N-GG-XG电极的循环伏安曲线C下采用不同粘结剂的硫正极的循环性能。
(a)在电流密度为0.8mA/cm2下，采用不同粘结剂且负载量为6.5mg/cm2的硫正极的循环性能。
(b)在电流密度为0.8mA/cm2下，负载量为6.5mg/cm2的S@N-GG-XG电极的面积放电比容量。(b)在电流密度为0.8mA/cm2下，负载量为6.5mg/cm2的S@N-GG-XG电极的面积放电比容量。
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