硼掺杂石墨烯用作锂硫电池夹层材料的研究

王 璐

（浙江省碳材料重点实验室，温州大学化学与材料工程学院，浙江 温州 325027）

硼掺杂石墨烯用作锂硫电池夹层材料的研究

王 璐

（浙江省碳材料重点实验室，温州大学化学与材料工程学院，浙江 温州 325027）

将硼酸和还原氧化石墨烯在高温下热解，制得硼掺杂石墨烯BGE，并用于硫正极和隔膜之间的夹层材料。形貌结构表征证明，硼原子被成功掺杂到石墨烯结构中。电化学测试表明，BGE夹层提高了电极导电性。得益于其对多硫化物的物理拦截和化学吸附功能特点，BGE夹层的采用提高了电池的倍率性能，取得了在10C下500 mAh·g-1的放电比容量。

碳纳米管；硼掺杂石墨烯；锂硫电池；夹层材料

对高能量密度设备需求的急速增长促使人们研发各种能量存储设备方面。锂硫电池具有远高于传统锂离子电池的理论容量（1675mAh·g-1）和能量密度（2600Wh·kg-1），此外，自然界中硫的储量丰富，价格低廉，且无毒，近十几年以来成为人们普遍认可的可以替代当前锂离子电池的下一代电池体系［1-5］。尽管有着这些显著的优势，锂硫电池的实用化仍面临许多问题和挑战。一是硫的导电性很差，造成锂硫电池中硫的利用率很低；二是在充放电循环过程中，生成的多硫化物易溶解于电解液中并在正负极之间“穿梭”，导致效率低下和循环性能差。

针对锂硫电池存在的问题，人们提出了多种改善方案，如将硫“封装”在导电的宿主材料中是普遍认可并采用的一种方法，导电的宿主材料提供导电网络的同时可以抑制多硫化物的溶解“穿梭”流失，从而获得较高的放电比容量和可观的循环性能［6］。……