鋰硫（Li–S）電池具有高的理論容量和能量密度等優(yōu)點，被認為是有希望的未來儲能裝置。并且，其高質(zhì)量能量密度使得Li-S電池更適合用作大型裝置的電源，比如高空無人機和太空等設(shè)備。對于這些應(yīng)用，電池應(yīng)該滿足較低的自放電和較寬的工作溫度范圍。在這里，我們將具有MnS親硫位點的碳納米纖維作為柔性中間層引入Li–S電池中，通過物理抑制作用來減少穿梭效應(yīng)并加速反應(yīng)動力學(xué)，最終協(xié)同促進化學(xué)吸附與轉(zhuǎn)化。該電池的自放電明顯變?nèi)酢Ｔ?0次循環(huán)后（150小時），電壓仍保持在2.37 V。對于硫負載量為2 mg cm-2時， 400次循環(huán)后容量仍高達714 mA h g-1。此外，電池的工作溫度變寬。在55 和0℃溫度下， 100次循環(huán)后容量分別穩(wěn)定在894 mA h g-1和853 mA h g-1。這項工作為極端條件下鋰硫電池的研究有一定的指導(dǎo)意義。
Figure 1. （a）MnS/CNF和CNF的合成示意圖，（b）不同阻隔層抑制多硫聚合物的示意圖。
Figure 2. MnS/CNF和CNF阻隔層的（a）XRD 和（b）Raman譜，（c）MnS/CNF和（d）CNF的SEM圖，（e）MnS/CNF的TEM圖，插圖為HRTEM圖，（f-i）STEM圖以及相應(yīng)的元素分布情況。
Figure 3.電化學(xué)表征。不同阻隔層（PP, CNF, MnS/CNF）的（a）恒電流充放電曲線，（b）CV曲線，電壓范圍1.7-2.8 V，（c）分別帶有CNF和MnS/CNF阻隔層的對稱型電池的CV曲線，（d）帶有不同阻隔層電池的循環(huán)性能測試，（e）開路電壓曲線，（f）倍率性能，（g）長時間的循環(huán)穩(wěn)定性評估。
Figure 4. Li2S6溶液中分別加入CNF和MnS/CNF阻隔層的（a）光學(xué)照片和（b）UV-vis光譜，（c-d）MnS/CNF阻隔層在放電前后的高分辨Mn 2p XPS譜。
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Figure 5.（a）無阻隔層，分別帶有（b）CNF和（c）MnS/CNF阻隔層的 PP-隔離器的光學(xué)照片，（d）CNF在循環(huán)后的STEM圖，插圖為元素S的分布圖，（e）MnS/CNF在循環(huán)測試后的STEM圖，插圖為對應(yīng)的 S元素分布，（f-g）帶有阻隔層的鋰離子電池陽極的SEM圖。
該研究工作由吉林大學(xué)Dong Zhang 和 Zhenhua Sun課題組于2019年發(fā)表在J. Mater. Chem. A期刊上。原文：Electrospun carbon nanofibers with MnS sulfiphilic sites as efficient polysulfide barriers for highperformance wide-temperature-range Li–S batteries（DOI: 10.1039/c9ta12137d）
