混合碳基质能够抑制锂硫电池中的多硫化物穿梭效应

《Scientific Reports》：Hybrid carbon matrices enable the suppression of polysulfide shuttle effect in Li–S batteries

　　

摘要

锂硫（Li–S）电池具有较高的理论能量密度，但由于硫的导电性较差以及多硫化物穿梭效应的存在，面临诸多关键挑战。本文报道了一种新型正极设计，该设计采用了由荞麦生物质和单壁碳纳米管（SWCNT）制成的混合碳基质来克服这些问题。在1000°C下制备的荞麦衍生硬碳（HC）具有层次化的孔结构，能够固定多硫化物并缓冲硫的膨胀；而优化后的SWCNT（占比6%）则形成了导电网络。因此，S@SP/HC/SWCNT正极在0.1 C电流下的初始放电容量约为1250 mAh g^?1，经过100次循环后仍能保持约60%的容量，并且库仑效率接近100%。总体而言，这种可持续、低成本且可扩展的碳硫正极结构有效解决了锂硫电池的关键问题，为实用的高能量、长寿命锂硫电池带来了广阔的应用前景。