锂硫电池正极复合材料多壁碳纳米管@介孔碳/硫的制备与性能  被引量:4

Synthesis and characterization of MWCNT@Meso-C/S composite as a cathode for Li/S batteries

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作  者:张小溪 马帅[1] 梁凯 王国静[1] 刘晓敏[1] 杨晖[1] ZHANG Xiaoxi;MA Shuai;LIANG Kai;WANG Guojing;LIU Xiaomin;YANG Hui(College of Materials Science and Engineering,Nanjing Tech University,Nanjing 210009,China)

机构地区:[1]南京工业大学材料科学与工程学院,江苏南京210009

出  处:《南京工业大学学报(自然科学版)》2018年第2期41-46,共6页Journal of Nanjing Tech University(Natural Science Edition)

基  金:国家自然科学基金(21573109)

摘  要:采用溶剂热法制备多壁碳纳米管(MWCNT)包覆沸石咪唑酯骨架(ZIF-8)而合成的MWCNT@ZIF-8复合材料,通过高温碳化此样品制备MWCNT包覆介孔碳(MWCNT@Meso-C)复合材料,再通过热熔融载硫(S),制得MWCNT@Meso-C/S复合材料。采用X线衍射分析(XRD)、拉曼光谱分析、比表面及孔容分析、热质量分析(TGA)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能谱仪(EDS)以及电化学测试等手段对不同样品进行表征分析并测试其电化学性能。结果表明:在0.5C倍率下MWCNT@Meso-C/S半电池首次放电比容量为1 114 m A·h/g,100次循环后还有630 m A·h/g,库仑效率保持在99%以上。表明MWCNT@Meso-C/S复合材料有较高的活性物质利用率和良好的循环稳定性。Multi-walled carbon nanotubes@mesoporous carbon(MWCNT@Meso-C)matrix was prepared via carbonizing MWCNT@zeoliticimidazolate framework(MWCNT@ZIF-8)from solothermal method.Active sulfur was encapsulated into this matrix and the resulting composite was tested.The analysis,characterization,and electrochemical properties of these composites were investigated by X-ray diffraction(XRD),Raman spectroscopic analysis,surface area and pore volume analysis,thermogravimetric analysis(TGA),field emission scanning electron microscope(FESEM),energy dispersive spectroscopy(EDS)and electrochemical test.The MWCNT@Meso-C/S composite cathode displayed a high initial discharge capacity of 1 114 mA·h/g and a good cycling stability of 630 mA·h/g after 100 cycles 0.5C,and the coulombic efficiency reminded above 99%.The high utilization of active S and good cycling stability suggested that the obtained MWCNT@Meso-C/S composite might be a potential cathode for the high performance Li/S battery.

关 键 词:锂硫电池 正极材料 ZIF 8 高温碳化 MWCNT@Meso C/S复合材料 

分 类 号:TM910.4[电气工程—电力电子与电力传动]

 

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