石化学院在高稳固锂硫电池正极结构方面取得新进展

低循环稳固性紧张限定了高能量密度的锂硫电池的应用，而易溶于电解液的多硫化物形成的“穿梭效应”是造成这一题目的重要缘故原由。针对这一题目，课题组在前期纳米空心碳球(J. Alloys. Compds.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2017.04.258)以及氧化物纳米阵列(J. Mater. Chem. A.http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2017/ta/c7ta00475c)固硫策略的基础上，设计了预生长固态电解质界面膜（SEI）包覆的碳（多孔碳球、三维碳纳米管阵列等）/硫复合正极，明显进步了硫电极的循环稳固性。在锂离子电池中，SEI膜经常被用来隔绝负极材料（碳，锂等）与电解液的接触，而且SEI膜仅仅必要在1V (vs. Li⁺/Li)以下几次充放电即可形成。受此启发，研究组率先提出采用SEI膜作为一种智能的阻隔层将硫与电解液密封于多孔碳球内部。该结构的正极充放电时，多硫化物可以消融但不能穿梭，而且SEI膜特别很是智能地既阻碍多硫化物的溶出，又许可锂离子的传导，使得电极反应能够充分进行，显现优秀的稳固性。进一步，他们将这种方法推广至其它形貌的碳基硫正极，修建了SEI包覆的三维碳纳米管CNT/S复合阵列电极，深入研究了SEI包覆对电极库伦服从和倍率性能的影响，验证和揭示了SEI膜克制“穿梭效应”的微观过程及机理。研究注解：采用SEI包覆的正极可在0.5C倍率下实现75 %的容量保持率（400循环）；2C充放电运行600循环后容量保持率为71 %，均明显高于无SEI包覆的电极。