微波诱导等离子体技术制备rGO@S复合正极及其在高倍率锂硫电池中的应用

作     者：赵方州 熊文静 许玉林 陈立 张永志 ZHAO Fang-zhou;XIONG Wen-jing;XU Yu-lin;CHEN li;ZHANG Yong-zhi

作者机构：四川大学材料科学与工程学院四川成都610065 四川大学新能源与低碳技术研究院四川成都610065 四川大学分析测试中心四川成都610064 

出 版 物：《化学研究与应用》 (Chemical Research and Application)

年 卷 期：2024年第36卷第2期

页      面：306-313页

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 070301[理学-无机化学] 

基　　金：四川大学-自贡市人民政府校地科技合作专项资金项目(2021CDZG-2)资助 四川大学-宜宾市人民政府校市战略合作专项资金项目(2020CDYB-32)资助 

主　　题：锂硫电池 正极材料 还原氧化石墨烯 微波诱导等离子体 

摘      要：锂硫电池具有高能量密度、低成本和环境友好等优势,有望满足市场日益增长的需求。然而,其正极材料中的活性物质硫存在溶解穿梭等问题,限制了锂硫电池的大规模应用。本文利用氧化石墨(GO)作为碳源、升华硫作为硫源,通过微波诱导等离子体技术(MIP)快速高效(30-40 s)地制备得到了还原氧化石墨烯负载硫纳米颗粒锂硫电池复合正极材料(rGO@S),其中,rGO褶皱卷曲、相互连接的层片状结构,有利于电解液中的锂离子向电极材料中扩散和迁移,同时有利于提高电极材料的导电性,且rGO上的含氧官能团也能够起到对硫纳米颗粒的固定作用,有利于电极材料循环稳定性的提升。得益于其独特的形貌结构,rGO@S在电池测试中表现出优异的倍率性能和良好的循环稳定性。在0.1 A·g^(-1)的电流密度下,rGO@S的可逆比容量为1036 mAh·g^(-1),当电流密度增大到8 A·g^(-1)其可逆比容量仍高达832 mAh·g^(-1),且经过8 A·g^(-1)的超大电流密度充放循环,当电流密度回到0.1 A·g^(-1)时,其可逆比容量迅速恢复至1040 mAh·g^(-1),几乎没有容量衰减。