核壳结构S/MnO2复合材料对锂硫电池性能的影响

摘要

锂硫电池是下一代高能量密度二次电池的首选,但目前实际能量密度远未达到预期水平,构建高硫负载量下依旧能让锂、硫多相电化学反应高效进行的硫正极是关键之一.将纳米片状MnO2包覆在纳米硫球外表面,制备S/MnO2核壳结构复合材料,通过壳层MnO2来抑制穿梭效应、促进电化学反应,以优化多孔硫正极中表观电化学反应过程,改善锂硫电池性能.实验结果表明,0.05 C倍率放电时,比容量达1200 mAh/g以上,0.1 C倍率放电时,比容量也在800 mAh/g左右,循环100次比容量保持率75.1％,显然壳层结构确实有利于提高电池性能;进一步测试对比两种不同厚度、结构的S/MnO2复合材料表明,具有较薄的MnO2壳层结构的S/MnO2-2复合材料表现出更优的循环、倍率性能,表明复合材料壳层厚度、结构以及复合材料组成的微观多孔结构对硫正极中表观电化学反应过程有较大影响,其详细机理尚需今后深入研究.