多孔碳涂覆层对高硫载量电极的改性研究

摘要

锂硫电池具有能量密度高、对环境友好,原材料廉价等优势,有望成为下一代最有发展潜力的动力电池之一。但锂硫电池的库伦效率低、循环性能差是制约了其实用化的主要障碍。通过在高硫载量硫/碳(S/SP(super-P)/CNT(carbon rano tube),硫载量为90%)电极的表面涂覆一层非活性物质层(多孔碳层),制备了带涂覆层的S/SP/CNT复合电极(C-S/SP/CNT复合电极)。采用热重(TGA)方法分析了S/SP/CNT复合材料中硫的含量。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)对复合电极(C-S/SP/CNT)循环前后的表面形貌进行了表征。结果表明, S/SP/CNT复合材料中硫含量高达90%,循环100周后电极的表面没有明显的团聚现象。碳多孔层不但能够物理吸附充放电过程中溶解在电解液中的多硫化物,抑制穿梭效应,且其良好的导电能力,能进一步提高电极的导电性能,增加电极反应的活性位点。采用恒流放电的方法对复合电极的电化学性能进行了测试。C-S/SP/CNT复合电极的首次放电容量达1192.3 mAh·g^(-1),循环300周后的可逆容量仍有442.9 mAh·g^(-1),表现出良好的循环性能。