氮掺杂多孔碳纤维改性锂硫电池正极材料

摘要

锂硫电池具有高比能量密度,在航空航天、无人机等电源系统应用方面受到了广泛关注。但是其本身也存在一些问题,如电池正极材料反应前后体积膨胀、导电性差和容量衰减迅速等,这些均限制了其应用推广。本文通过引入氮掺杂多孔碳纤维作为硫正极材料载体来改善其性能。一方面,碳纤维能提供大的反应比表面积和相互交织的导电网络,有效促进了活性材料之间的电化学反应;另一方面,氮原子掺杂和表面孔的存在,增强了对反应中间产物多硫化锂的吸附性,使得电极循环稳定性得到提高。研究结果表明:改性后含硫正极在167.5 mA·g-1电流密度下,初始放电比容量达到1 078.3 mAh·g-1,经过100周充放电循环后,容量可保持在525.4 mAh·g-1,平均每周容量衰减率为0.5%;当电流密度增大到1 675 mA·g-1时,放电比容量仍可以达到502.3 mAh·g-1,表现了良好的循环稳定性和倍率性能。