莲藕型碳纤维网络提高锂存储性能技术研究

【章节】在过去的十年里为了给新兴的电动汽车和移动电子产品获取动力，人们对低能量密度材料的市场需求大大快速增长，高性能的可充电电池也引发了人们的注目。为了推展锂硫电池的商业化，研究者们报导了多种提升硫的容量利用率和制止凝硫化物萎缩的策略方法；但是，提升锂硫电池（Li-S）能量密度至实际应用于水平仍是一个极大的挑战，因为符合实际应用于水平的高阻抗电极中硫和硫化锂的电子和离子电导率较低。作为一种需要替代硫的高导电性活性材料，以硒（Se）作为负极材料的Li-Se电池具备更佳地反应活性；但是Se的质量比容量较低且价格昂贵，容许了Li-Se电池的应用于范围。为了构建S和Se电化学特性的优势互补，S-Se固溶体（SexSy）被指出是十分有潜力的贮锂材料。

一系列基于SexSy的负极材料都展现引人注目的储能优势。但是，和S负极相近，SexSy负极的可溶性中间产物也不会引发电池容量的较慢波动。受到锂硫电池化学导电机理的灵感，一些极性材料也有可能有效地的诱导多硫离子/多硒离子在SexSy负极中的沉淀。

近期，报导了一些金属氧化物/氮化物/硫化物可以作为宿主材料很好地解决锂硫电池中聚硫化物沉淀的问题；其中，CoS2材料由于具备独有的物理和化学性质，因此可以作为锂硫电池有效地宿主材料，其不仅可以对多硫化锂获取强劲的化学吸附作用，还可以从动力学上增进多硫化锂的还原成反应。近期，南洋理工大学的楼雄文教授在AngewandteChemie-InternationalEdition上公开发表为题“AFreestandingSeleniumDisulfideCathodeBasedonCobaltDisulfide-DecoratedMultichannelCarbonFiberswithEnhancedLithiumStoragePerformance”的文章，报导了一种CoS2纳米颗粒标记的莲藕型碳纤维网络（CoS2@LRC）作为SeS2的宿主材料以提升锂的存储性能。该整体电极由三维交联多通道的碳纤维构成，其中不仅可以容纳高含量的SeS2（70wt%），而且确保了电子和离子较慢传输，因此构建低的容量利用率，在0.2A/g电流密度下平均1015mAh/g。

【图文概述】图一.制备过程示意图a)CoS2@LRC的制备过程示意图；b)比起于LRC/SeS2，CoS2@LRC/SeS2的优势示意图。图二.XRD，FESEM，TEM以及TGA密切相关a,e,i)XRD图谱；b,c,f,g,j,k,l)FESEM密切相关图；d,h,n,o,p)TEM密切相关图；m)TGA曲线；a-d)Co(Ac)2/PAN/PS；e-h)Co@LRC；i-p)CoS2@LRC。

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