金属阳离子硫酸盐对沥青基碳材料的原位掺硫作用

沥青基碳材料在电化学领域中具有广泛的应用,例如Li^(+),Na^(+)和K^(+)电池领域,是优良的导电和储能材料。多年来,科学家们使用各种金属阳离子硫酸盐作为硫源,成功制备了具有不同硫含量的多功能沥青基碳材料。然而,对这些金属阳离子硫酸盐掺硫效果的比较却讨论甚少。因此,了解金属阳离子硫酸盐对沥青基碳材料的影响至关重要。本文探究了金属阳离子硫酸盐对沥青基碳材料原位掺硫的影响。通过研究分解温度与掺硫量之间的关系,我们观察到掺硫量与金属阳离子硫酸盐分解温度之间存在线性关系。由此推断出掺硫速率(1.4%每100℃)和掺硫反应发生的起始温度(490.88℃)。掺硫剂的还原性对硫掺杂贡献显著,较高的还原性会导致较高的掺硫量。用MnSO_(4)掺杂的碳材料表面存在S_(8)和MnS杂质,可能在Li-S电池中具有潜在应用。用NiSO_(4)掺杂的材料表面存在Ni_(3)S_(4)杂质,可能在Ni-Zn电池中具有潜在应用。

氧硫双掺杂CNTs水系导电剂辅助构筑高性能石墨/SiO负极

由于石墨具有资源丰富、比容量高和嵌锂电位低等优势,被视为重要的商业化锂离子电池(LIBs)负极材料。然而,石墨较低的理论比容量限制了LIBs能量密度的进一步提升。因此,本文将少量的氧化亚硅(SiO)添加到石墨中,再分散到少量的氧硫掺杂双壁碳纳米管(O,S-DCNTs)水系导电剂中,得到石墨/SiO复合负极。其中,O,S-DCNTs是通过将双壁碳纳米管(DCNTs)在空气中预氧化处理,再通过浸渍法与MgSO4混合后煅烧所得的,具有纳米孔结构丰富、硫含量高和亲水性强等特性。通过电池性能测试发现,引入O,S-DCNTs后石墨/SiO复合负极的比容量、倍率和循环性能得到显著提升。此外,其循环性能是纯硫掺杂碳纳米管(S-DCNTs)石墨/SiO负极的4倍,这主要归因于高分散的O,S-DCNTs能够构筑大量的导电网络,提供丰富的锂离子存储空间和活性位点,解决SiO导电性差和体积膨胀系数大问题,从而显著提高石墨负极的电化学性能。本文为高性能负极材料的制备与储能应用提供了新的思路和方向。