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南开大学Xue-Ping Gao 联合Sheng Liu课题组--硫醇修饰碳纳米管锚定共价键合硫作为锂硫电池正极材料

锂硫(LiS)电池作为有前景的储能系统引起了广泛关注,但其发展仍然受到一些制约,?#28909;?#30827;的电绝缘性和多硫化锂(LiPS)造成的严重穿梭效应。在这项工作中,用硫醇修饰的碳纳米管(CNTSH)作为功能性硫宿主材料。实验和理论计算结果表明附着在碳纳米管?#31995;?#30827;醇基团在循环过程中可以与可溶硫种类共价键合。同时,碳纳米管作为导电基?#39280;?#30005;子传输提供了便捷的途径。所构建的功能性阴极材料显示出增强的电化学性能。经过300次循?#27867;螅?#25918;电容量仍保持为669.2 mAh g-1,容量衰减率仅为0.166%,而未经硫醇修饰的硫阴极材料在相同条件下仅有328.3 mAh g-1的容量。这项工作表明硫物种与主体材料之间的化学键合在氧化还原过程中的重要性,提供了一种设计优质Li-S电池的新方法

Figure 1. 制备CNTSH/S的过程示意图?#32422;?#32467;构示意图

Figure 2. ae CNTSH 和(cCNTSH/S复合材料的SEM图,(bCNTSH 和(dCNTSH/S复合材料的TEM图,(f-i)所制备CNTSH的元素分布图。

Figure 3. 所制备CNTSHXPS谱。aS 2p区域,(bN 1s区域,(cO 1s区域,和(dC 1s区域。

Figure 4. CNTSH/S CNT/S复合材料的电化学性能表征。a)初始和(b200圈循?#27867;?#30340;充放电曲线,(c-d)在0.1 C1 C速率下循环性能表征

Figure 5. CNTSH/S  CNT/S复合材料的LiPS动力学性质。a0.1 mV s−1扫速下的CV曲线,(b-cCNTSH/S  CNT/S分别在不同扫速下的CV曲线,(d)峰A: S8 to Li2Sx,(eB: Li2Sx to Li2S2/Li2S,(fCCV峰电流与扫速?#21335;?#24615;关系

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该研究工作由南开大学Xue-Ping Gao 联合Sheng Liu课题组于2019发表在ACS Applied Energy Materials期刊上。原文Covalently bonded sulfur anchored with thiolmodified carbon nanotube as a cathode material for lithium–sulfur batteriesDOI: 10.1021/acsaem.9b01761

 
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