硫在不同碳载体材料中的电化学性能研究

doi:10.13208/j.electrochem.181117

电化学（中英文） ›› 2019, Vol. 25 ›› Issue (6): 749-756. doi: 10.13208/j.electrochem.181117

硫在不同碳载体材料中的电化学性能研究

张波^1,2*，刘佳^1,2，刘晓晨^1,2，李德军^1,2

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

收稿日期:2018-12-04 修回日期:2019-02-18 发布日期:2019-12-28 出版日期:2019-12-28
通讯作者: 张波 E-mail:zhangbo2014@tjnu.edu.cn
基金资助:
天津师范大学人才引进项目（No. 011/5RL132）资助

Electrochemical Properties of Sulfur in Different Carbon Support Materials

ZHANG Bo^1,2*, LIU Jia^1,2, LIU Xiao-chen^1,2, LI De-jun^1,2

1. Energy & Materials Engineering Centre, College of Physics and Materials Science, Tianjin Normal University, Tianjin 300387, China; 2. Tianjin International Joint Research Centre of Surface Technology for Energy Storage Materials, Tianjin 300387, China

Received:2018-12-04 Revised:2019-02-18 Online:2019-12-28 Published:2019-12-28
Contact: ZHANG Bo E-mail:zhangbo2014@tjnu.edu.cn

摘要/Abstract

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.

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

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.

Key words: lithium-sulfur batteries, sulfur/carbon composites, porous carbon materials；graphene, carbon black

中图分类号:

O646

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（中英文）, 2019, 25(6): 749-756.

ZHANG Bo, LIU Jia, LIU Xiao-chen, LI De-jun. Electrochemical Properties of Sulfur in Different Carbon Support Materials[J]. Journal of Electrochemistry, 2019, 25(6): 749-756.

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: https://electrochem.xmu.edu.cn/CN/10.13208/j.electrochem.181117

https://electrochem.xmu.edu.cn/CN/Y2019/V25/I6/749

[1]	秦永吉, 杨净泉, 王昊, 练美玲, 贾沛沛, 罗俊, 刘熙俊, 刘军枫. 调控氧化石墨烯添加量以增强金属有机框架衍生材料的电容储能性能[J]. 电化学（中英文）, 2025, 31(7): 2503101-.
[2]	苏章菲, 陈爱成, Jacek Lipkowski. 金电极表面有序分子膜的电化学原位偏振调制红外反射光谱研究[J]. 电化学（中英文）, 2025, 31(6): 2417003-.
[3]	熊海基, 朱成威, 邓丁榕, 吴启辉. 金属氮化物作为锂硫电池阴极硫骨架材料的研究[J]. 电化学（中英文）, 2025, 31(2): 2407061-.
[4]	崔苗苗, 韩联欢, 曾兰平, 郭佳瑶, 宋维英, 刘川, 吴元菲, 罗世翊, 刘云华, 詹东平. 单层石墨烯微米尺度图案化和功能化：调控电子传输特性[J]. 电化学（中英文）, 2024, 30(3): 2305251-.
[5]	杨云锐, 董欢欢, 郝志强, 何祥喜, 杨卓, 李林, 侴术雷. 高性能锂硫电池用钴/碳复合材料硫宿主[J]. 电化学（中英文）, 2023, 29(4): 2217003-.
[6]	张修庆, 唐帅, 付永柱. 锂硫电池电解液功能性添加剂研究进展[J]. 电化学（中英文）, 2023, 29(4): 2217005-.
[7]	李莎, 湛孝, 王顾莲, 王慧群, 熊伟明, 张力. 紫外光引发原位交联多功能粘结剂构筑稳固硫正极[J]. 电化学（中英文）, 2023, 29(4): 2217004-.
[8]	化五星, 夏静怡, 胡忠豪, 李欢, 吕伟, 杨全红. 多活性中心双金属硫化物促进多硫化锂转化构建高性能锂硫电池[J]. 电化学（中英文）, 2023, 29(3): 2217006-.
[9]	罗宇, 马如琴, 龚正良, 杨勇. 固态锂硫电池研究进展[J]. 电化学（中英文）, 2023, 29(3): 2217007-.
[10]	王妍洁, 程宏宇, 侯冀岳, 杨文豪, 黄荣威, 倪志聪, 朱子翼, 王颖, 韦克毅, 张义永, 李雪. CoNi基双金属-有机骨架衍生碳复合材料多功能改性锂硫电池隔膜[J]. 电化学（中英文）, 2023, 29(3): 2217002-.
[11]	贾欢欢, 胡晨吉, 张熠霄, 陈立桅. 固态锂硫电池综述：从硫正极转化机制到电池的工程化设计[J]. 电化学（中英文）, 2023, 29(3): 2217008-.
[12]	姬璇, 汪佳裕, 王安邦, 王维坤, 姚明, 黄雅钦. 锂硫电池用高度环化硫化聚丙烯腈的制备[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(12): 2219010-.
[13]	李西尧, 赵长欣, 李博权, 黄佳琦, 张强. 锂硫电池复合正极研究进展[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(12): 2219013-.
[14]	汪佳裕, 仝学锋, 彭启繁, 关越鹏, 王维坤, 王安邦, 刘乃强, 黄雅钦. 用纳米羟基磷灰石@多孔碳构建锂硫电池高效反应界面[J]. 电化学（中英文）, 2022, 28(11): 2219008-.
[15]	赵桂香, Wail Hafiz Zaki Ahmed, 朱福良. 氮硫共掺杂多孔碳材料的制备及其在锂硫电池中的应用[J]. 电化学（中英文）, 2021, 27(6): 614-623.

硫在不同碳载体材料中的电化学性能研究

Electrochemical Properties of Sulfur in Different Carbon Support Materials

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

Metrics