α-MoC1–x纳米晶富集碳球修饰隔膜对锂硫电池性能的影响

王佳宁, 靳俊, 温兆银

-MoC1–x纳米晶富集碳球修饰隔膜对锂硫电池性能的影响

王佳宁1,2, 靳俊1, 温兆银1

(1. 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 中国科学院能量转换材料重点实验室, 上海 200050; 2. 中国科学院大学, 北京 100049)

采用自组装及热处理方法合成-MoC1–x纳米晶富集的纳米碳球(-MoC1–x/CNS), 并将其涂覆在商用聚丙烯隔膜上, 对隔膜实现了界面修饰。电化学性能显示, 与普通的聚丙烯隔膜相比, 采用修饰的-MoC1–x/CNS-PP隔膜组装的锂硫电池的循环稳定性和倍率性能均得到明显提升, 在0.5条件下, 电池首周放电比容量提升至1129.7 mAh/g, 经过100周充放电循环后, 电池仍具有855.5 mAh/g的放电比容量, 且在此循环过程中, 库伦效率始终大于98%。在自放电测试中, 电池经过48 h静置后的容量损失率仅为7.7%。结合-MoC1–x/CNS的微观形貌及XPS分析可知, 在锂硫电池充放电过程中,-MoC1–x/CNS修饰层有效地阻挡了多硫化锂向负极侧的扩散迁移, 且当-MoC1–x与多硫离子接触时能产生Mo–S键、硫代和连多硫酸根产物, 进一步巩固了活性物质被约束的程度, 从而使电池性能得到提升。

锂硫电池; 穿梭效应; 碳化钼; 硫正极

近年, 锂离子二次电池的应用范围不断扩大, 尤其是在电动汽车领域发展迅速[1-3]。然而, 受制于理论能量密度, 传统锂离子电池已经难以满足实际应用需求, 高能量密度、长循环寿命、低成本和高安全性等指标成为当前电化学储能体系急需攻克的技术难关。

锂硫二次电池是一种以活性物质硫为正极, 金属锂为负极, 醚类有机溶剂为电解液的新型可逆电池。……