硫在不同碳载体材料中的电化学性能研究 |
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引用本文: | 张波,刘佳,刘晓晨,李德军.硫在不同碳载体材料中的电化学性能研究[J].电化学,2019,25(6):749-756. |
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作者姓名: | 张波 刘佳 刘晓晨 李德军 |
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作者单位: | 1. 天津师范大学物理与材料科学学院能源材料工程中心,天津 300387;2. 天津市储能材料表面技术国际联合研究中心,天津 300387 |
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基金项目: | 天津师范大学人才引进项目 |
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摘 要: | 为了探索碳载体材料结构对于硫的电化学性能的影响,本文通过高温固相法将升华硫与石墨烯、导电炭黑、多孔碳等三种不同结构的碳载体材料复合,制备得到硫含量相近的三种硫碳复合材料. 通过电镜扫描、低温氮吸附、X射线衍射等方法,对所制备的硫碳复合材料的结构和硫的分布状态进行了表征和分析. 并进一步对三种复合材料进行了电化学性能测试,结果表明,硫负载到多孔碳中的电化学性能最好,其初始放电比容量达到了1623.2 mA·h·g-1,循环100周之后,其放电比容量仍能保持在845 mA·h·g-1. 这主要因为相比于石墨烯的层状结构和导电炭黑的链状结构,多孔碳材料中含有大量的微孔和介孔,负载硫后,与硫分子的接触面积大,活性物质的利用率高,从而提高了硫的电化学性能.
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关 键 词: | 锂硫电池 硫/碳复合材料 多孔碳材料 石墨烯 导电炭黑 |
收稿时间: | 2018-12-04 |
Electrochemical Properties of Sulfur in Different Carbon Support Materials |
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Abstract: | In order to investigate the effect of carbon structure on electrochemical performance of sulfur/carbon composite in lithium-sulfur battery, in this paper, sublimation sulfur was incorporated into three types of carbon materials, namely, graphene, carbon black and porous carbon. The three sulfur/carbon composites were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Brunauer-Emmett-Teller (BET), and X-ray diffraction (XRD) techniques, and their electrochemical performances were also studied. The results showed that the sulfur/porous carbon composite offered an initial discharge capacity of 1623.2 mA·h·g-1 and remained 845 mA·h·g-1 after 100 cycles. Compared with graphene and carbon black, the mesopores and micropores in porous carbon improved the utilization of sulfur, contributing to better electrochemical performance of sulfur. |
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Keywords: | lithium-sulfur batteries sulfur/carbon composites porous carbon materials graphene carbon black |
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