鋰硫電池載硫材料碳納米管修飾V2O5納米球的制備及其性能研究

＊單賽男 牛超群 易文君 晁自勝

（長沙理工大學材料科學與工程學院 湖南 410114）

隨著社會的發展，對儲能材料的需求不斷增加[1]，現有商業化鋰離子電池已難以滿足要求[2]。而鋰硫電池擁有明顯高于鋰離子電池的理論容量和能量密度（分別高達1675mAh/g和2600Wh/kg）[3-4]，同時硫在地球上儲存豐富、價格低廉、對環境友好，這些優勢讓鋰硫電池可望成為鋰離子電池的替代者[5]。但是其商用化還有一些挑戰，如多硫化鋰所引起的穿梭效應以及在充放電過程中硫的體積膨脹等[6]。在上述中，最主要的是穿梭效應[7]。為了抑制穿梭效應，已經有各種辦法[8]，如隔膜改性[9]、電解液改性[10-11]以及正極材料改性[12-13]等，并取得了進展，但效果仍不能令人滿意。由于鋰硫電池的放電涉及了單質硫由多硫化鋰中間體到Li2S的固-液-固轉變過程以及緩慢動力學，因此，解決這些的根本途徑需從正極材料著手。已有文獻報道了各種碳材料[14]或過渡金屬化合物（氧化物[15]、硫化物[16]、氮化物[17]等）作為硫載體或添加劑，其中碳材料導電性能良好且有較大的比表面積，從而起到導電和物理吸附/束縛硫的作用，而過渡金屬化合物一般導電性較差，但因其對硫具有較強的化學吸附作用。因此，這些材料對于提高性能均有一定的作用，但進一步開發具有更優異的正極添加材料仍然是必要的。在本研究中，綜合材料的孔隙結構、極性和導電性，開發了碳納米管修飾的V2O5多孔納米球，以其為載硫材料，組裝了鋰硫電池，并將其與基于商用V2O5載硫材料的鋰硫電池性能進行了比較研究。……