一步法合成P-Ni2P共掺杂多孔碳材料用于锂硫电池

陆 行，郑基能，常海涛

(福建南平南孚电池有限公司研究开发部，福建 南平 353000)

1 引言

为了满足日益增长的现代电子设备和电动汽车的需求，开发高能量密度的先进电池系统解决电池动力供应持久问题至关重要[1-4]。

近几年锂硫电池的出现引起了人们的广泛关注，其理论放电比容量可高达1 675 mAh·g-1，理论能量密度为2 600 Wh·kg-1，而且储量丰富、环境友好、价格低廉[5-8]。锂硫电池将是未来电池的发展趋势，但是仍然面临一些挑战。(i)穿梭效应:长链中间体多硫化合物在有机电解质中是高度可溶的，并且可以透过隔膜向锂负极扩散。随着多硫化物进入负极，固态的Li2S和Li2S2沉积在负极表面，造成活性物质的损失，并且与锂负极反应从而破坏电解质界面膜(SEI膜)[9,10]。(ii)体积膨胀：锂硫电池放电过程中产生的硫化锂密度为1.66 g·cm-3，而硫的密度为2.07 g·cm-3，如果电池体系空间不够大将会导致整个体系的膨胀，甚至可能致使固体电极开裂[11,12]。(iii)硫单质的导电性能差，室温下硫的导电率仅为5.0×10-30S·cm-1，且最终的放电产物Li2Sn(n=1～2)也是电子绝缘体[13,14]。

为了克服锂硫电池的这些缺点提高其综合性能，研究者们提出了许多有效的方法[15-19]。在这些方法中，改性隔膜不失为一种有效的方案，旨在隔膜的表面涂敷一层多孔碳材料，依托多孔碳材料的限域作用、物理吸附作用和优良的导电性[20-24]。然而在长循环过程中，多孔碳材料对多硫化物的吸附作用有限。在过去的几年中，含有极性物质多孔碳材料多用于隔膜改性，可以有效提高锂硫电池的综合性能[25,26]。……