天然粘结剂因聚合物骨架和丰富的官能团，在稳定锂-硫电池方面具有重要作用，然而其复杂的提取和改性过程限制了实际应用。
在此，华南理工大学钱勇团队直接利用制浆工业的副产品，木质纤维素，开发出一种高性能粘结剂用于Li–S电池。该粘结剂具有多种含氧官能团，可形成强氢键网络框架，提供优异的机械稳定性，同时增强多硫化锂的锚定能力，并构建高效的锂离子传输通道。
团队采用该粘结剂的Li–S电池在0.5 C电流密度下的初始放电容量高达996 mAh·g⁻¹，并能稳定循环500次。此外，组装的安时级软包电池展现出卓越的能量密度，比能量达到322 Wh·kg⁻¹，体积能量密度达到432 Wh·L⁻¹。
图1. 采用LCNF的电极的增强Li⁺迁移机制
总之，该工作采用大宗商品级木质纤维素纳米纤维（LCNF）浆料开发了一种可水分散的高强度粘结剂，用于制备硫正极。通过简单的马来酸酐制浆和纳米纤维化，优化了LCNF的三维氢键网络，从而构建了高效的锂离子（Li⁺）传输通道。引入和释放的含氧官能团能够锚定硫物种并有效抑制多硫化物的穿梭效应。最终组装的采用LCNF的正极在电化学性能上优于采用PVDF和CMC的正极，在0.5 C倍率下的初始放电容量达到996 mAh·g⁻¹，在5 C倍率下仍保持710 mAh·g⁻¹的优异倍率性能。
此外，刚性/半刚性三维网络结构赋予该正极高达13.36 mg·cm⁻²的硫载量。采用LCNF的正极已成功应用于扣式全电池和软包电池，其中软包电池的初始放电容量达到安时级，并实现了高比能量（322.12 Wh·kg⁻¹）和高体积能量密度（431.56 Wh·L⁻¹），为高能量密度锂硫电池的发展提供了新方向。
图2. 采用LCNF的Li–S电池的电化学性能
Engineering of Lignocellulose Pulp Binder for Ah‐Scale Lithium–Sulfur Batteries, Advanced Energy Materials 2025 DOI: 10.1002/aenm.202405461