石墨烯复合材料用于锂硫电池的制备

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随着科学技术的发展,便携式电子设备、电动交通工具都逐渐需要更小体积、高能量密度的能量供应体系,而目前市场主流的锂离子电池正极材料体系能量密度已近乎极限;同时正极材料低的理论比容量也不足以满足近年来高能需求设备;以锂离子电池中应用最广的一类正极材料LiCoO2为主,理论比容量低,且成本较高。因此,开发新一代高容量电池材料已迫在眉睫,而锂硫(Li-S)电池由于其大量的优势得到了广泛的关注:(1)绿色环保,不论生产、使用、报废,都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。而锂离子电池作为常用的正极材料,其中含有大量有害物质元素,因此为减少对环境造成污染,努力向清洁能源转变,因此同锂离子电池相比,锂硫(Li-S)电池更为环境友好。(2)具有高能量密度(2600Wh/kg)、高理论比容量(1675mAh/g),无论是在小型便携电子设备还是大型高能需求存储设备,均可发挥重要作用,也是破解新能源汽车“里程焦虑”备选项之一;(3)硫源丰富,价格低廉,是继锂离子电池之后下一代动力电池体系的发展方向。 本文提出了一种制备双核壳结构S@V2O5球@GO复合材料的策略。极性的空心V2O5球可以实现多硫化物的化学吸附,氧化石墨烯具有良好的电导率,从而提高了速率能力和循环性能。S@V2O5球@GO复合材料在0.1C下循环100次后的循环容量保持在895.7mAh/g,在1C倍率下200次循环后容量衰减为0.015%,这归因于S@V2O5球@GO的双核壳结构,所得电极表现出更好的性能。为将来锂硫电池的实际应用提供了潜在的候选者。