类石墨烯类活性炭材料的简易合成及其在锂硫电池中的应用研究

锂硫电池由于具有较高的理论容量被视为一种最具发展潜力的储能装置.然而,硫的利用率较低及循环寿命短等问题限制着其商业化进程.本文通过一种简单易行的方法将三聚氰胺(C3H6N6)和L半胱氨酸(C3H7NO2S)碳化,制备出一种氮掺杂类石墨烯活性碳材料(NGC).该材料的类石墨烯结构能够有效抑制锂硫电池在充放电过程中产生的体积效应,以此提升其循环性能.不仅如此,材料中含有的含氮官能团还可以促进离子转移,抑制多硫化物的溶解,进而提升硫的利用率.其中,制备出的NGC-8/PS复合电极用于锂硫电池时在0.2 C的电流密度下初始容量为1164.1 mAh·g-1,在经过400圈的充放电循环之后依然具有909.4 mAh·g-1的比容量,每圈容量衰减仅为0.05%,甚至在2C的电流密度下也能达到820 mAh·g-1的高比容量.