Fe2C和氮共掺杂的具有有序孔道结构碳膜用于锂硫电池正极

• 作者: 那天成 李祥村 郭娇 刘思远 杨宏杰 姜贺龙 姜福林 贺高红
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 定向冷冻法 金属碳化物 膜 纳米材料 穿梭效应 锂硫电池
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 材料化学工程与纳米技术
• 页码范围: 2283-2292
• 页数: 9页
• 分类号: O646
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20201163

摘要

利用定向冷冻-碳化法制备了Fe2C、氮共掺杂的碳膜（Fe2C/N-C）作为一体化电极用于锂硫电池。由于其兼具规则的导电网络和连通的离子扩散通道，可有效缓解活性物质硫及放电终端产物导电性差的问题，且孔道结构亦可有效缓冲充放电过程活性物质的体积膨胀效应。该膜结构有利于电子传递和锂离子扩散，掺杂的Fe2C纳米颗粒对多硫化锂具有较强的吸附作用以及向放电终端产物转化的催化作用，有效抑制了多硫化物的“穿梭效应”，提高硫利用率，显著提升电池的综合性能和循环稳定性。Fe2C/N-C电极在载流量1.1 mg·cm-2、1.0 C电流密度下循环100圈后得到833.0 mA·h·g-1的比容量、99.3%的库仑效率、每圈容量衰减率低至0.02%，在较高载硫量3.8 mg·cm-2时，0.2 C下循环100圈仍能取得714.3 mA·h·g-1的比容量。