鋰硫電池具有超高的能量密度，最有望成為下一代便攜式設備和電動汽車電池的動力能源。然而，由于多硫化物（LiPSs）的“穿梭效應”、硫單質(zhì)及其中間體的電子絕緣性、充放電過程中急劇的體積膨脹造成的電極結(jié)構(gòu)損傷等問題，其商業(yè)化應用面臨著諸多阻礙。

粘結(jié)劑作為電極結(jié)構(gòu)的重要組成成分之一，其主要功能是連接活性材料、導電添加劑和集流體，確保電池運行過程中正極的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。聚偏氟乙烯（PVDF）粘結(jié)劑因其良好的附著力和化學/電化學穩(wěn)定性被廣泛應用于各類電池中，但其對多硫化物的吸附力較弱，無法有效抑制穿梭效應。

此外，由于缺乏與活性材料的強相互作用，PVDF無法提供足夠的力學性能來緩解充放電過程中正極急劇的膨脹/收縮。最后，其本身的絕緣性不利于離子/電子在正極內(nèi)部的傳輸。因此，制備多種功能集成的粘結(jié)劑以提高鋰硫電池性能具有十分重要的意義。

南京郵電大學馬延文教授課題組和復旦大學余愛水教授課題組受齒輪自動嚙合的啟發(fā)，利用聚離子液體（PIL）的“可設計性”，在粘結(jié)劑聚合物骨架上接枝親硫的氫鍵供體和親鋰的氫鍵受體分別作為齒頂和齒槽；能夠有效錨定多硫化物，促進氧化還原動力學。氫鍵的交聯(lián)網(wǎng)絡使所制備的聚離子液體聚合物具有很強的粘結(jié)性，并促進Li⁺的快速遷移。該文章發(fā)表在國際頂級期刊Advanced Functional Materials上。