原位硫负载制备高性能S/C空心纳米球正极材料文献综述
2020-05-01 08:49:10
1. 概述 随着经济的快速发展,全球能源危机日趋严重,生态环境日益恶化,开发清洁、可再生能源已成为当务之急[1],因此,大力研究与开发高能量密度的电源体系及材料势在必行。
二次电池作为一种能量转化与储存装置,在全球经济可持续发展的进程中占有重要地位,目前正向比能量更高、更好安全、对环境更加友好的方向发展[2]。
锂离子电池和其他的电池相比,具有能量密度高、循环寿命长、自放电率低,没有记忆效应,在手机、笔记本电脑、数码相机上应用广泛,近年来也出现了一些以锂离子电池为储能设备的电动汽车。
但是现有的正极材料不能很好的满足下一代高能量密度电池的需求,因此需要一种能量密度更高的储能体系。
锂硫电池由于极高的理论能量密度(2500 Wh kg-1),丰富的自然储备以及低廉的价格被认为是下一代最有前景的高密度电池之一。
[3]然而,锂硫电池存在的一些缺点,如硫的导电性差、充放电过程中体积膨胀明显(大约80%)、”穿梭效应”、活性物质流失,这些问题都阻碍了锂硫电池的应用开发[4]。
纳米碳材料由于丰富的孔隙率,良好的导电性,稳定的化学性质和灵活可调的纳米结构,作为改善硫正极的主体材料极具吸引力。
[5]介孔碳和大孔碳在锂硫电池充放电过程中为足够的负载硫和缓解体积膨胀问题提供了充足的空间。
然而,这类”开放型”的结构虽然能使正极材料与电解液充分接触提高其电化学反应动力学,但也经常伴随严重的穿梭效应,破坏电池循环性能 因此孔径狭小的微孔碳材料被越来越多的人研究。
微孔碳材料因孔径狭小,能有效抑制多硫化物的穿梭效应而被广泛利用。
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