西南科技大学宋英泽教授团队成功开发了一种基于辐照聚丙烯酰胺（I-PAM）粘合剂的硫电极结构设计，有效解决了硫电极在充放电过程中因体积膨胀/收缩导致的结构破坏问题。通过I-PAM粘合剂的创新应用，硫电极实现了显著的体积变化抑制和结构完整性保持，使组装的Li||S软包电池在折叠、高低温等严苛条件下仍保持优异的放电容量和循环稳定性，为锂硫电池的商业化应用提供了重要技术支撑。该研究不仅显著提升了锂硫电池的实用性能，还为高能量密度电池的结构设计提供了新思路，对推动锂硫电池在电动汽车、便携式电子设备等领域的应用具有重要意义。
X-ray 3D nano CT技术在该研究中发挥了关键作用，通过同步辐射X射线3D纳米断层扫描，研究人员首次直接观察并量化了硫电极在充放电过程中的微观结构演变。该技术在BL07W光束线（合肥国家同步辐射实验室）进行，具有2×10¹⁰光子/秒的光子通量和30 nm的空间分辨率，使研究者能够精确监测硫电极在循环过程中的结构变化。通过X-ray 3D nano CT，研究团队直观展示了I-PAM粘合剂如何在粘合网络中引导硫的合理再生和重新占据，验证了I-PAM粘合剂对减轻体积变化效应和维持结构完整性的有效性。这种结构表征与SAXS和虚拟模拟相结合，为理解I-PAM粘合剂的作用机制提供了直接证据，使研究人员能够精确指导粘合剂的理性设计。
图1 （a）软X射线成像原理示意图，（b）不同旋转角度下LFP基板中FP的同步辐射X射线三维纳米成像结果
相关工作以“γ-Ray irradiated polyacrylamide networks enable high-performance Li||S pouch cells”为题，发表在Nature Communications上。
全文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-61942-4
