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基于碳化钛纳米颗粒-碳纳米复合纤维的高性能硫正极

周飞;宋璐婷;卢磊磊;姚宏斌;俞书宏

  锂-硫电池由于其高理论能量密度、环境友好以及低成本,被认为是未来最具潜力的新型高能量密度电化学能源存储系统之一。[1]但锂-硫电池在实际应用之前,其关键组成部分之一的硫正极依然存在两个问题需要解决:1)单质硫较差的电子和离子传输能力导致的电极极化现象;2)充放电过程中的中间产物(多硫化锂,Li_2S_x,x=4-8)的 穿梭效应 及其引发的低库伦效率和不稳定的循环性能。[2]这里,我们设计了一种基于碳化钛纳米颗粒-碳纳米纤维的复合硫电极来实现电化学性能的提升。极性的纳米碳化钛颗粒可以吸附多硫化锂并作为硫化锂沉积的活性位点,抑制 穿梭效应 ,从而提升复合电极的电化学性能。[3]与此同时,高导电性的碳纳米纤维则有利于电子和离子的传输,降低电极的极化电压。这种复合硫电极设计可以有效应对硫正极所面临的挑战,且电极材料制备方法简便,因此在未来的锂-硫电池领域中具有很大的应用潜力。……