膨胀石墨/硫-氟化气相沉积碳纤维双层正极

对于高性能储能设备的迫切需求,使得理论能量密度达到2600 W·h/kg的锂硫电池(LSBs)变得极具吸引力。然而,低的容量可逆性和硫自身绝缘性的天然缺陷制约了其商业化进程。为了有效改善硫的导电性能,同时抑制多硫化物的穿梭效应,达到提高LSBs电化学性能的目的。本文采用逐层涂覆法在膨胀石墨(EG)/硫(S)复合正极极片表面涂覆氟化气相沉积碳纤维(FVGCF),通过首次放电至2.5 V实现FVGCF嵌锂,在EG/S正极极片表面形成LiF和FVGCF复合层。电化学性能测试和形貌表征结果表明:采用FVGCF新型正极材料具有最佳的循环寿命,EGS-FVGCF在1 C电流密度下的初始放电比容量为691.8 mA·h/g,100次循环之后剩余比容量为549.5 mA·h/g。相对于EGS涂覆的单层结构,在EGS上面涂覆FVGCF的双层电池性能具备极大应用优势,放电过程中生成的LiF能够抑制多硫化物从正极到负极的穿梭。同时,放充电后的电极形貌表征发现FVGCF层的加入减少了极片表面的裂纹,表明FVGCF层在一定程度上缓冲了硫正极的体积膨胀。这种简单易操作的复合结构为开发高性能LSBs提供了一定参考。