用于高倍率和超高循环稳定性的锂硫电池基于掺氮多孔石墨烯正极材料

【作者】 翟配艳； 朱林； 闫崇； 程新兵； 黄佳琦； 朱万诚； 张强；

【机构】 曲阜师范大学化工系； 清华大学化工系；

【摘要】 追求高容量、高倍率性能以及高循环稳定性是现在锂硫电池研究和探讨的主要目标。利用CVD方法合成高掺氮量多孔石墨烯,具有很好导电性及较高比表面积(¹730 m²h^-1),含氮量分别达到24.27%（体相）和13.41%（表相）,多孔石墨烯含有的丰富吡啶氮和吡咯氮吸附溶解到电解液中的多硫化物,减小穿梭效应,提高硫的利用率。本工作中,载硫量为0.7 mg cm^-2,电流密度为0.2 C,首圈放电比容量高达1391 mAhg^-1,循环100圈放电比容量仍为827 mAhg^-1,每圈衰减率仅0.40%;电流密度增大至1 C,首圈放电比容量仍可达到1180 mAhg^-1,循环400圈放电比容量670 mAhg^-1,每圈衰减率仅为0.11%。基于掺氮多孔石墨烯与超长碳管的无支撑柔性正极,载硫量可达4.0 mg cm^-2,高电流密度1 C,首圈容量高达1020 mAhg^-1。掺氮石墨对提高载硫量、放电比容量,循环稳定性起到关键作用,对未来锂硫电池的研究、发展以及应用有很大的指导意义。更多还原