钴、氮共掺杂碳纳米复合材料的制备及其在锂硫电池中的应用

摘要

随着能源短缺和环境污染等问题的日益严峻,寻找和开发创新型、高效、环保的电化学储能体系成为近年来的研究热点.与传统碳材料相比,钴基复合材料因具有优异的理论比容量、较好的导电性及稳定的机械特性,在储能领域得到了广泛应用.以Co,Zn-ZIF为前驱体,将SiO2均匀地包覆在Co,Zn-ZIF表面,合成了具有核壳结构的Co,Zn-ZIF@SiO2;在N2气氛下经高温碳化及后续刻蚀处理得到了钴、氮共掺杂碳纳米复合材料(Co-N-C).将其作为锂硫电池的正极材料,当载硫量为60％时,在电流密度为0.5 C下,该电极材料充放电循环100圈后可以达到583.1 mA·h·g-1的稳定容量,循环200圈后放电容量仍可维持在522.7 mA·h·g-1.该复合材料较为突出的电化学性质可归因于高导电性的金属钴和氮原子的掺杂以及类似蛋黄壳的中空结构.