近期，化工学院刘杰副教授团队联合广东工业大学张山青教授在国际权威期刊《Energy & Environmental Science》发表了题为Homogenizing Li⁺transport in high-loading sulfur cathodes enabled by synergy of all-in-one thin electrode design and a multifunctional binder for practical Li–S batteries的研究论文(中科院一区，影响因子：31)。化工学院研究生宋泓江为论文第一作者，刘杰副教授与张山青教授为论文共同通讯作者，青岛科技大学为第一通讯单位。

实现高面积容量对于构建高能量密度的锂硫电池至关重要。这需要使用高负载的厚硫正极。然而，在高的充放电电流密度下，厚正极中Li⁺传输动力学较差以及多硫化物转化迟缓，显著降低了活性材料的利用率，阻碍了锂硫电池的实际应用。为解决以上关键问题，该研究提出了一种一体式电极设计，利用多功能粘结剂制造致密且薄的高负载硫正极。该集成设计有效缩短了Li⁺的传输路径，同时加速了Li⁺扩散速率，从而增强了高负载电极内Li⁺的均匀性传输。此外，该多功能粘结剂具有优异的催化活性，能够促进多硫化物的转化。因此，相比于传统的厚正极，该高负载硫正极的倍率性能得到了显著提升。在实用化条件下(硫载量：10.4 mg cm^-2，硫含量：65 wt%，E/S比值：3.6 μL mg^-1)，锂硫电池可实现9.01 mAh cm^-2的高面积比容量。即使粘结剂用量仅为2.5 wt%，高负载的锂硫软包电池仍能稳定循环100次。该策略通过多功能粘结剂的催化作用加速了多硫化物的转化，同时通过优化的薄电极结构促进了电极内Li⁺的均匀传输。该工作为实现实用化的高负载硫电极提供了新的设计思路。

该研究得到了山东省高等学校青创科技支持计划、国家自然科学基金、山东省自然科学基金、青岛科技大学高层次人才启动基金的资助。