生物质炭基硫正极材料的制备及其电化学性能研究

摘要

锂硫电池因较高的理论比容量和能量密度在动力汽车和储能装置等领域具有广阔的应用前景,因此设计制备低成本和高性能的锂硫电池正极材料具有重要研究价值。以廉价易得且可再生的红薯淀粉为生物质碳源,经水热反应、高温石墨化以及碱活化等方法,得到表面富含多孔的碳材料。再将其与硫单质按不同比例混合,通过熔融扩散法制备锂硫电池正极材料。运用X射线衍射、氮气吸附、X射线光电子能谱等手段对材料的表面形貌和结构进行了表征。另外,对利用该材料组装的电池进行电化学测试,结果显示碳/硫比为1∶2时,电池具有更优良的循环及倍率等电化学性能,其在0.1 A g^(-1)下的初始放电容量为1 470.6 mAhg^(-1),恒电流循环300圈后容量为754.6 mAhg^(-1);并在3 C下的放电容量达到864.1 mAhg^(-1)。研究成果为自然界中生物质转化为功能性碳材料提供了一种新思路。