編號：CYYJ03971
篇名：木質(zhì)素基碳/硫納米球復(fù)合材料作為高性能鋰硫電池正極材料
作者：李順 黃建國 何桂金
關(guān)鍵詞： 鋰硫電池 木質(zhì)素 碳納米球 正極材料 電化學(xué)性能
機構(gòu)： 浙江農(nóng)林大學(xué)化學(xué)與材料工程學(xué)院 浙江大學(xué)化學(xué)系
摘要： 鋰硫電池(Li-S)以其理論容量高(1675mAh/g)、比能量密度高(2600Wh/kg)等優(yōu)點，作為一種新型的儲能裝置而受到人們的廣泛關(guān)注。然而，由于單質(zhì)硫的電導(dǎo)率較低以及中間體多硫化物(Li2Sn，4≤ n ≤8)在放電/充電過程中的“穿梭效應(yīng)”，導(dǎo)致活性硫的利用率降低，陰極材料的容量損失不可逆。因此，尋找一種具有成本效益、可循環(huán)利用和熱穩(wěn)定性的載體基質(zhì)，對于提高元素硫的利用率和提高鋰硫電池的電化學(xué)性能至關(guān)重要。本文以天然木質(zhì)素為碳源，采用簡易化學(xué)方法制備了三維多孔碳硫納米復(fù)合材料。首先，以木質(zhì)素磺酸鈉為碳源，通過萃取和炭化制備了碳納米球。然后，在熔融過程中將單質(zhì)硫成功地浸漬到木質(zhì)素基碳納米球的孔隙中，制備了 LS-C/S 納米球復(fù)合材料。采用含硫量為59.41% 的納米復(fù)合材料作為鋰硫電池正極材料，在0.1 C 的電流密度下，第一次放電容量為800.3 mAh/g，第一次充電容量為758.8 mAh/g，庫侖效率為94.8% 。經(jīng)過200次重復(fù)放電/充電循環(huán)，容量穩(wěn)定在647.4 mAh/g，容量保持率為84.3% ，相當(dāng)于每次循環(huán)平均容量損失0.0785% 。此外，經(jīng)過多次高速放電/充電循環(huán)后，LS-C/S 納米復(fù)合材料的比容量仍然恢復(fù)并穩(wěn)定在620mAh/g，表現(xiàn)出良好的可逆速率能力。木質(zhì)素基碳納米球具有高比表面積和多孔結(jié)構(gòu)，有效促進(jìn)了 Li + 和 e-的遷移，抑制了多硫化鋰的“穿梭效應(yīng)”，改善了鋰離子的遷移性能。
