【摘 要】
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随着人们生活水平的提高和各种高能器件的涌现,对于电池性能的要求不断提高,传统的锂离子电池已经难以满足现代设备之要求,开发新型高能电池成为必然。锂硫电池具有高达1675
【机 构】
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大连理工大学精细化工国家重点实验室;
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随着人们生活水平的提高和各种高能器件的涌现,对于电池性能的要求不断提高,传统的锂离子电池已经难以满足现代设备之要求,开发新型高能电池成为必然。锂硫电池具有高达1675 mAh g-1的理论比容量和2600 Wh kg-1的能量密度[1],且所用主要材料储量丰富、环境友好,是新型二次电池最具潜力的候选者之一。然而,锂硫电池走向实际应用前以下关键问题亟需解决:（1）单质硫的导电性只有5×10-28S m-1,电化学活性差;（2）锂硫电池充放电过程产生的多硫化物存在"穿梭效应";（3）硫正极在充放电过程中体积膨胀高达70%,不利于电池的循环稳定性。本工作报道了一种具有分级孔道结构、高比表面积的氮掺多孔碳材料新颖合成策略。通过六次甲基四胺介入金属有机框架化合物,制备得到金属有机凝胶,碳化酸洗后获得整体碳气凝胶材料,其基本结构单元为一维多孔碳棒,氮元素掺杂量高达6.4 Wt%。将材料作为锂硫电池正极材料,表现出优良的电化学性能。载硫量74%的复合物在1 C的电流密度下充放电,可以稳定循环500次,单次衰减率只有0.083%。在5 C的高电流密度下,比容量仍可达349 mAh g-1。一维棒状分级多孔碳的纳米结构有利于电子及锂离子的快速传导[2],且掺杂的氮原子对于多硫化物具有强的锚定作用L3]。
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