锂硫（Li-S）电池因其超高理论能量密度（2600 Wh/kg⁻¹）、丰富的硫储量、成本效益和环境友好性，被认为是下一代可再生能源存储系统的有前景的候选者。
然而，其实际应用受到穿梭效应、硫的迟缓氧化还原动力学以及锂金属负极的低可逆性的影响。在运行过程中，可溶性锂多硫化物（LiPSs）会在正极和负极之间扩散和穿梭，导致不可逆的容量衰减。同时，迟缓的反应动力学加剧了LiPSs的积累，降低了硫的利用率。
此外，负极上不受控制的锂枝晶生长会导致性能下降和潜在的安全风险。这些问题在低温下被放大，因为LiPSs转化的能垒增加，离子电导率降低，进一步降低了Li-S电池的能量密度和使用寿命。
在此，大连理工大学胡方圆团队提出了一种动态迁移-拉拽策略，通过动态重构Li⁺的溶剂化结构来加速多硫化物的氧化还原动力学，并在含有硼酸酯动态共价键和极性侧链的凝胶聚合物电解质（BE-GPE）上得到了验证。
理论计算和实验结果表明，Li⁺的去溶剂化能垒显著降低，同时配体基团在动态共价键迁移的辅助下从溶剂化壳层中被拉出。通过设计的电解质可实现快速的电荷转移动力学。
因此，基于BE-GPE的锂硫电池在0.1 C下实现了1446 mAh/g⁻¹的高可逆容量，并在0.5 C下经过1000个循环后平均容量衰减仅为0.04%。在0.5 C下，其初始容量高达920 mAh/g⁻¹，并在0℃下稳定运行200个循环。
图1. 电化学性能
总之，该工作提出的动态迁移-拉拽电解质设计策略，通过在含有动态共价键和极性侧链的凝胶聚合物电解质（BE-GPE）中得到验证，为高容量、稳定运行以及低温锂硫电池提供了一种有前景的方法。
该设计的动态聚合物电解质通过动态键的迁移将氰基从溶剂化壳层中拉出，从而有效增强了Li⁺的去溶剂化和电荷转移动力学。在低温条件下，初始容量高达1446 mAh/g⁻¹，并且在低温下稳定循环200个周期，证明了这种迁移-拉拽设计策略的有效性。
因此，该项工作不仅推动了适用于低温锂硫电池的准固态聚合物电解质的发展，还为未来聚合物电解质的设计研究提供了宝贵的指导框架。
图2. 电池性能
Dynamic Migration-Pulling Polymer Electrolyte Design Strategy for Low-Temperature Lithium-Sulfur Batteries, Angewandte Chemie International Edition 2025 DOI: 10.1002/anie.202505095
胡方圆，教授/博导，材料学院副院长、国家优青。担任JKW能源领域项目指南编写专家、中国宇航学会临近空间产业工作委员会委员、中国电工技术学会储能系统与装备专业委员会委员等；学术期刊 InfoMat 、SusMat 、Carbon Energy 青年编委、《中国材料科学进展》首届编委等。教育部首批全国高校黄大年式教师团队、科技部重点领域创新团队核心成员。主要从事芳杂环聚合物基电化学能源材料及器件构筑，及其储锂/钠电化学性能的应用基础研究。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划项目专题、国家临近空间产业基金重点项目等，参与完成中国工程院重点咨询研究项目（项目联系人）、国家自然科学基金联合基金重点支持项目等。在能源材料领域和交叉学科期刊如Energy Environ. Sci.、Angew Chem. Int. Ed.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Nano-Micro Lett.、eScience等发表学术论文100余篇。