金属有机凝胶衍生氮掺杂分级多孔碳锂硫电池性能研究

摘要

随着人们生活水平的提高和各种高能器件的涌现,对于电池性能的要求不断提高,传统的锂离子电池已经难以满足现代设备之要求,开发新型高能电池成为必然.锂硫电池具有高达1675mAh·g-1的理论比容量和2600Wh·kg-1的能量密度,且所用主要材料储量丰富、环境友好,是新型二次电池最具潜力的候选者之一.本工作报道了一种具有分级孔道结构、高比表面积的氮掺多孔碳材料新颖合成策略.通过六次甲基四胺引入到金属有机框架化合物,制备得到金属有机凝胶,碳化酸洗后获得整体碳气凝胶材料,其基本结构单元为一维多孔碳棒,氮元素掺杂量高达6.4wt％.将制备的材料作为锂硫电池正极材料,表现出优良的电化学性能.载硫量74％的复合物在1C的电流密度下充放电,可以稳定循环500次,单次衰减率只有0.083％.在5C的高电流密度下,比容量仍可达349mAh·g-1.一维棒状分级多孔碳的纳米结构有利于电子及锂离子的快速传导,且掺杂的氮原子对于多硫化物具有强的锚定作用.