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[原创]具有核壳纤维结构的双功能锂硫电池正极（2018-10-30 16:41:02）

标签：能源环境 静电纺丝  

由于具有较高的理论能量密度（质量能量密度~2675 Wh kg-1与体积能量密度2800 Wh L-1，约为当前锂离子电池体系的五倍）与低廉的正极材料价格，锂硫电池被认为是很有前景的下一代电化学储能体系。然而，锂硫电池充放电的反应中，一些固有的缺陷极大的阻碍了锂硫电池的商业化进程。如单质硫的低电子电导率会增加充放电过程中的极化，多硫中间产物的穿梭效应，以及单质硫与Li2S相互转变过程中较大的体积膨胀对正极基体材料的破坏，都会导致锂硫电池容量的快速衰减。

近期，伦斯勒理工学院的Nikhil Koratkar教授与Robert J. Linhardt教授（共同通讯）在Energy Storage Materials上发表近期工作。文章主要报道了通过具有同轴纺丝板的静电纺丝工艺制备的双功能核-壳结构纤维的锂硫电池正极复合材料，以硫复合有序介孔碳（CMK-3/S）为原料，利用纤维素作为封装材料，实现了具有核（CMK-3/S）-壳（纤维素）结构纤维的制备（图1）。随后在核-壳结构纤维的固化过程中加入炭黑颗粒，提高材料的整体电子电导率。其中，纤维素外壳具有较高的离子电导率，不会阻碍电化学反应过程中锂离子的迁移，同时，纤维素外壳的高韧性能够承受住循环过程中正极体积的变化，也可以抑制多硫的穿梭效应。该工艺方法有效避免了“由外至内”工艺带来的残余单质硫问题，且无需苛刻的合成条件。将该正极材料组装成电池后进行测试，其首次放电比容量高达1200 mAh g-1，经过300次循环后，容量仍保持在660 mAh g-1（容量衰减率仅为0.12%/每次循环），且库伦效率高达99%。

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图1 静电纺丝工艺制备核-壳结构硫/碳复合正极的流程图

链接地址：http://www.espun.cn/news/detail-495.html

文章来源：易丝帮