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論文編號 201805-101
論文題目 多孔生物質碳硫復合正極材料的制備及其電化學性能研究
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多孔生物質碳硫復合正極材料的制備及其電化學性能研究

首發時間:2018-05-14

吳雨亭 1   

吳雨亭(1997-),女,本科生,鋰硫電池正極材料制備及其性能研究

葛海濤 1    苗銘 1    陸宏斌 1    胡羽妙 1    陳曼芳 1    王先友 1   

王先友(1962-),男,教授、博導,電化學和新能源材料

  • 1、湘潭大學化學學院,湖南湘潭,411105

摘要:理論比容量高達1675 mAh/g,質量比能量可達2600 Wh/kg的鋰硫電池,被認為是新一代最具競爭力的二次電池之一。但單質硫本身不導電,且放電過程中會形成多硫化物等中間產物溶于電解液,導致"穿梭效應",嚴重降低了電池的充放電比容量及庫倫效率,需加入高導電性的多孔碳進行改善。鑒于傳統碳基材料昂貴的成本因素,本文以廢棄蓮桿為原料制備導電性較高的生物質多孔碳材料,并通過簡單的高溫熱解法和KOH活化法與單質硫形成活化碳硫復合材料(ALC/S)。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)對復合材料進行形貌、結構分析,表明單質硫均分散至蓮桿碳基體中。由比表面積測試(BET)和孔徑分布測試得ALC比表面積為2966 m2/g,平均孔徑為2.697 nm,具有強物理吸附作用以顯著抑制多硫化物的溶解和擴散。電化學測試顯示0.2 C倍率下ALC/S電極首次放電比容量高達1358 mAh/g,硫的利用率達到了81%,循環50次后比容量還保持在1064 mAh/g,較之普通硫電極其電化學性能得到顯著改善。

關鍵詞: 生物質碳;單質硫;正極材料;鋰硫電池

For information in English, please click here

Preparation and Electrochemical Performance of Porous Biomass Carbon/Sulfur Composite Cathode Materials

WU Yuting 1   

吳雨亭(1997-),女,本科生,鋰硫電池正極材料制備及其性能研究

GE Haitao 1    MIAO Ming 1    LU Hongbin 1    HU Yumiao 1    CHEN Manfang 1    WANG Xianyou 1   

王先友(1962-),男,教授、博導,電化學和新能源材料

  • 1、School of Chemistry,Xiangtan Univerisity,Xiangtan 411105,China

Abstract:Lithium-sulfur (Li-S) batteries are nominated as one of the most promising next-generation electrochemical storage systems due to their relatively low cost, high capacity and theoretical energy density. However, the insulation of sulfur and the dissolution of intermediates polysulfide necessitate the addition of high conductivity matrices to enhance the active-material utilization, which are usually high-cost. In this work, the biomass-derived porous carbon (ALC) is fabricated by carbonizing bio-waste lotuspetiole and subsequently activating the material with KOH. The morphology, structure of the composites are characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD). The as-prepared ALC possesses a large specific surface area of 2966 m2/g and an average pore size of 2.697 nm, introducing strong physical adsorption to significantly suppress the dissolution and diffusion of polysulfide. Herein, a high initial discharge capacity of 1358 mAh/g at 0.2 C with the utilization of sulfur is up to 81%, and large reversible capacity of 1064 mAh/g after 50 cycles at 0.2 C, meaning its outstanding prospects for the better cyclability and electrochemical performance as application of Li-S battery.

Keywords: Biomass carbon Elemental sulfur Cathode material Lithium-sulfur batteries

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引用

導出參考文獻

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吳雨亭,葛海濤,苗銘,等. 多孔生物質碳硫復合正極材料的制備及其電化學性能研究[EB/OL]. 北京:中國科技論文在線 [2018-05-14]. http://www.lwpzwz.tw/releasepaper/content/201805-101.

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