煤基氧化石墨烯助力锂硫电池阴极硫宿主研究进展

作     者：谭超 王超 

作者机构：广东工业大学材料与能源学院 

出 版 物：《储能科学与技术》 (Energy Storage Science and Technology)

年 卷 期：2023年

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

基　　金：高性能锂硫电池结构和关键材料的设计 性能及机理研究（500190118） 

主　　题：氧化石墨烯 功能基团 锂硫电池 多硫化锂 

摘      要：随着便携式电子设备、新能源电动汽车和储能电网的快速发展，人类对高质量生活的追求也越来越完美，使得经济高效的电化学储能(EES)系统的需求越来越大。锂硫电池由于其成本低、取材广、效率高、质量轻、硫元素零污染等优势，已成为当前EES系统中应用范围最广的储能设备之一。然而，因正极硫的利用率低、锂枝晶生长、体积膨胀和长链多硫化物的穿梭效应等问题，严重制约了其商业化进程。因此，寻找新的硫宿主材料也是迫在眉睫。本文主要是致力开发煤基氧化石墨烯复合材料试图解决上述问题，其中设计了一种含氧官能团的煤基氧化石墨烯，对多硫化物的空间限域或物理捕捉。并通过煤基石墨烯(G)和被氧化后的煤基氧化石墨烯(GO)，组装成完整的扣式锂硫电池；实现了在高倍率3 C条件下进行500次长循环，比容量从初始622.5 mAh g-1维持达到448.2 mAh g-1，比容量保持率为72.1%，比容量的衰减率为0.056%，经过多次验证，得出含有丰富功能基团的煤基氧化石墨烯能够为中间产物多硫化锂提供更丰富的极性位点，在一定程度上显示出更高的亲硫性，再经过一系列的电化学表征来证明该材料在锂硫电池中的优势，为锂硫电池的进一步发展提供借鉴和方法。