蓮藕型碳纖維網(wǎng)絡(luò)提高鋰存儲性能技術(shù)研究

【引言】

在過去的十年里為了給新興的電動汽車和移動電子產(chǎn)品提供動力，人們對高能量密度材料的需求不斷增長，高性能的可充電電池也引起了人們的關(guān)注。為了推動鋰硫電池的商業(yè)化，研究者們報道了多種提高硫的容量利用率和阻止聚硫化物流失的策略方法；但是，提高鋰硫電池（Li-S）能量密度至實際應(yīng)用水平仍是一個巨大的挑戰(zhàn)，因為滿足實際應(yīng)用水平的高負(fù)載電極中硫和硫化鋰的電子和離子電導(dǎo)率較低。作為一種能夠替代硫的高導(dǎo)電性活性材料，以硒（Se）作為正極材料的Li-Se電池具有更好地反應(yīng)活性；但是Se的質(zhì)量比容量較低且價格昂貴，限制了Li-Se電池的應(yīng)用范圍。為了實現(xiàn)S和Se電化學(xué)特性的優(yōu)勢互補，S-Se固溶體（SexSy）被認(rèn)為是非常有潛力的儲鋰材料。一系列基于SexSy的正極材料都展現(xiàn)出引人注目的儲能優(yōu)勢。但是，和S正極相似，SexSy正極的可溶性中間產(chǎn)物也會引起電池容量的快速衰減。受到鋰硫電池化學(xué)吸附機理的啟發(fā)，一些極性材料也可能有效的抑制多硫離子/多硒離子在SexSy正極中的溶解。近期，報道了一些金屬氧化物/氮化物/硫化物可以作為宿主材料很好地解決鋰硫電池中聚硫化物溶解的問題；其中，CoS2材料由于具有獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，因此可以作為鋰硫電池有效地宿主材料，其不僅可以對多硫化鋰提供強的化學(xué)吸附作用，還可以從動力學(xué)上促進(jìn)多硫化鋰的還原反應(yīng)。

近期，南洋理工大學(xué)的樓雄文教授在Angewandte Chemie-International Edition上發(fā)表題為“A Freestanding Selenium Disulfide Cathode based on Cobalt Disulfide-Decorated Multichannel Carbon Fibers with Enhanced Lithium Storage Performance”的文章，報道了一種CoS2納米顆粒修飾的蓮藕型碳纖維網(wǎng)絡(luò)（CoS2@LRC）作為SeS2的宿主材料以提高鋰的存儲性能。該整體電極由三維交聯(lián)多通道的碳纖維組成，其中不僅可以容納高含量的SeS2（70wt%），而且保證了電子和離子快速傳輸，因此實現(xiàn)高的容量利用率，在0.2A/g電流密度下可達(dá)1015mAh/g。

【圖文簡介】

圖一. 合成過程示意圖

a) CoS2@LRC的合成過程示意圖；

b) 相比于LRC/SeS2，CoS2@LRC/SeS2的優(yōu)勢示意圖。

圖二. XRD，F(xiàn)ESEM，TEM以及TGA表征

a,e,i) XRD圖譜； b,c,f,g,j,k,l) FESEM表征圖； d,h,n,o,p) TEM表征圖；

m) TGA曲線；a-d) Co(Ac)2/PAN/PS； e-h) Co@LRC； i-p) CoS2@LRC。

第1頁/共2頁   首頁   下一頁   上一頁   尾頁