兼具高负载量和高性能的碳/硫复合材料的低成本合成

季恒星RUOFFRodney S.

(1中国科学技术大学材料科学与工程系，中国科学院能量转换材料重点实验室，iChEM，合肥230026；2韩国蔚山科学技术大学(UNIST)化学与材料科学学院及韩国基础科学研究所(IBS)，多维碳材料中心(CMCM)，韩国蔚山689－798)

兼具高负载量和高性能的碳/硫复合材料的低成本合成

季恒星1RUOFFRodney S.2

(1中国科学技术大学材料科学与工程系，中国科学院能量转换材料重点实验室，iChEM，合肥230026；2韩国蔚山科学技术大学(UNIST)化学与材料科学学院及韩国基础科学研究所(IBS)，多维碳材料中心(CMCM)，韩国蔚山689－798)

单质硫能够与锂离子在正极发生多电子反应，使得锂硫电池具有高达2567W∙h∙kg－1的理论能量密度，因而锂硫电池也成为了目前锂离子电池的研究焦点1。然而，要实现锂硫电池的大规模应用仍面临诸多挑战，包括：锂枝晶的形成导致电池安全性降低，硫的低导电能力(5×10－30S∙cm－1，25°C)使得电池倍率性能不够，充放电过程中形成的可溶性多硫化锂(Li2Sx,4≤x≤8)产生“穿梭”效应降低电池寿命，另外在充放电过程中硫也会发生体积膨胀和收缩(～80%)影响电池稳定性2。碳材料由于其结构多样性、优异的导电能力、卓越的化学稳定性以及廉价易得，被普遍做为单质硫的载体用于解决锂硫电池正极材料的问题3。负载硫纳米颗粒的碳可以传输电化学反应过程中产生的电子，限制多硫化物的溶出，容纳硫的体积变化，从而提高电池比容量，改善倍率和循环性能。然而，这些性能还与硫在碳硫复合物中的质量比及单位面积电极中硫的负载量密切相关。……