保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并緩解正極材料固有的導(dǎo)電性差,對(duì)于Li-S電池的實(shí)際應(yīng)用非常重要。引入空隙空間和高導(dǎo)電性主體以適應(yīng)體積變化并提高導(dǎo)電性將是實(shí)現(xiàn)堅(jiān)固結(jié)構(gòu)的明智設(shè)計(jì);有效的電子和離子傳輸,從而延長(zhǎng)了循環(huán)壽命并提高了倍率性能。在這方面,我們報(bào)道了在多蛋黃/殼結(jié)構(gòu)的TiC@C納米纖維上組裝垂直排列的石墨烯的碳質(zhì)雜化物的設(shè)計(jì),以作為硫主體,此結(jié)構(gòu)可提供足夠空間、強(qiáng)大化學(xué)吸附和活性電催化、高電導(dǎo)率的協(xié)同性能。因此,所制備的硫陰極在超過800次循環(huán)中具有出色的循環(huán)能力,在高硫負(fù)荷(10.5 mg)下具有6.81 mA h cm
-2的高面積容量。更重要的是,在第一個(gè)循環(huán)中,在硫負(fù)荷為4.5 mg cm
-2的情況下,還準(zhǔn)備了軟包裝電池,容量為530 mAh g
-1和46.5 mAh,這顯示出其在促進(jìn)Li-S電池實(shí)際應(yīng)用中的潛力。
Figure 1. (A)多蛋黃/殼結(jié)構(gòu)CFTG-1復(fù)合材料的制造過程示意圖;(B)在CFTG-1復(fù)合材料表面(左)和碳表面(右)上Li
2S成核和生長(zhǎng)的示意圖。
Figure 2. 形態(tài)表征。獲得的CF(A,E)、CFT(B,F)、CFTG-1(C,G,I-L)和(D,H)CFTG-2復(fù)合材料的SEM和TEM圖像。
Figure 3. (A)CF、CFT、CFTG-1和CFTG-2纖維吸附后的Li
2S
6溶液的紫外可見光譜和光學(xué)圖像;(B)充放電過程中Li-S電池中的透明電解質(zhì);(C,D)在石墨烯和TiC襯底上吸附Li
2S
6的優(yōu)化配置。
Figure 4. 硫載量為1.2 mg cm
-2,在0.1 C時(shí)制得的復(fù)合材料的電催化作用。
Figure 5. 在CF(A)和CFTG-1(B)基材上進(jìn)行LiPS氧化還原反應(yīng)和Li
2S成核的示意圖;CF/S(C)和CFTG-1/S(D)正極在放電狀態(tài)下的SEM圖像,在0.1 C下,硫含量為1.2 mg cm
-2。
Figure 6. 電化學(xué)表征
相關(guān)研究成果于2020年由鄭州大學(xué)Peng Zhang和Guosheng Shao課題組,發(fā)表在Energy Storage Materials(doi.org/10.1016/j.ensm.2020.01.029)上。原文:Vertically aligned graphene nanosheets on multi-yolk/shell structured TiC@C nanofibers for stable Li-S batteries。
摘自《石墨烯雜志》公眾號(hào):