自支撑多孔碳/硒复合柔性电极的制备及其电化学性能

杨 淳 赵欣悦 张灵志＊,

(1中国科学院可再生能源重点实验室，广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室，广州能源研究所，广州 510640)

(2中国科学技术大学纳米科学技术学院，苏州 215123)

0 引言

近年来，锂电池在便携式电子设备、电动汽车等领域迅速发展，其中长循环寿命、高比能量、低成本和高效率的新型电池体系亟待开发、应用[1⁃3]。锂硫电池凭借高理论比能量(2 600 Wh·kg-1)受到广泛关注。然而，硫的绝缘性质、体积变化和多硫化物溶解问题，导致其电化学反应迟缓和硫利用率低，限制了实际应用[4⁃5]，尽管采用了各种各样的方法来解决锂硫电池的这些问题，例如构建多孔碳载体[6⁃7]、优化电解液体系[8⁃9]、导电聚合物包覆[10⁃11]、设计新的结构[12⁃13]等，但锂硫电池的固有问题仍不能完全解决。因此，探索新型高能量密度正极材料仍是高性能锂离子电池研究的关键。

硒是硫的同主族元素，化学性质相似，具有高的理论比容量(675 mAh·g-1)和体积比容量(3 253 mAh·cm-3)，以及优异的电子电导率(1×10-3S·m-1)，是一种极具应用潜质的高容量正极材料[14]。同时，锂硒电池对碳酸酯类电解液的兼容性比锂硫电池更好，因此，锂硒电池相比于锂硫电池具有更好的循环性能和倍率性能。但是，与锂硫电池相似，在充放电循环过程中，锂硒电池也存在多硒化物溶解和体积膨胀问题，严重影响了其容量和循环寿命；另外，块状的硒材料活性较低，电化学反应利用率低，也会降低电池的容量和效率[15]。为了解决这些问题，目前研究者提出2种有效方法[16]：(1)采用多孔导电性材料作为单质硒的载体，可以降低阻抗，提高电导率，增强活性位点；……