沥青多孔炭@C_(3)N_(4)复合载硫体制备及锂硫电池电化学性能

锂硫电池具有比容量高、能量密度大、环境友好等优点,是一种有前途的储能体系,但穿梭效应和导电性差等问题严重限制锂硫电池的发展。通过模板法制备了沥青多孔碳材料,通过与尿素混合后高温分解,成功制备了沥青多孔炭与C_(3)N_(4)的复合载硫材料(AC/C_(3)N_(4))。沥青多孔碳比表面积大、孔隙率高且导电性良好,有利于对多硫化物的捕获和电解质的渗透,加速了Li+和电子的传输。极性C_(3)N_(4)粘附在多孔碳表面和孔隙,有效提高材料对可溶性多硫化锂(Li_(2)S_(x),4≤x≤8)的吸附和催化,减少穿梭效应,保证了长循环的稳定性。载硫后获得的正极材料(AC/C_(3)N_(4)/S)在1 C电流密度下的首次放电容量为857 mA·h/g,循环400圈后容量仍剩余507 mA·h/g。在2 C电流密度下循环500圈后容量仍剩余495 mA·h/g,每圈容量衰减率为0.04%,具有良好的大电流循环性能。AC/C_(3)N_(4)/S在0.2、0.5、1.0、2.0、4.0 C和0.2 C电流密度下平均放电比容量为986、815、736、640、520 mA·h/g和859 mA·h/g,倍率性能良好。

Fe_(2)O_(3)-石墨烯-碳纳米管复合材料制备条件对载硫性能的影响

锂硫电池是传统锂离子电池最有前途的替代品之一,多硫化物的溶解和导电性差是制约锂硫电池应用的两个重要因素。通过水热法合成了Fe_(2)O_(3)-还原氧化石墨烯(RGO)-碳纳米管(CNT)复合载硫材料,并通过调节氨水浓度,实现了复合材料中Fe_(2)O_(3)的颗粒尺寸的有效调控,发现小尺寸的Fe_(2)O_(3)颗粒具有更好的吸附和催化作用。合成的Fe_(2)O_(3)-RGO-CNT-S正极材料在1 C倍率下首次放电容量为1 286 mA·h/g,循环500圈后剩余718 mA·h/g,每圈的容量衰减率为0.08%。在0.2、0.5、1、2和4 C倍率下的平均比容量为983、825、769、673和604 mA·h/g,具有良好的倍率性能。在5 C倍率下循环500次仍剩余527 mA·h/g,具有良好的大电流循环性能。Fe_(2)O_(3)-RGO-CNT-S正极材料特别适用于高性能锂硫电池,具有优异的电化学性能主要是由于RGO和CNT三维导电网络提供了强电子传输路径、丰富的孔隙结构、硫与RGO和CNT构成的三维导电网络充分接触。