金属有机框架衍生的空心碳纳米笼的结构调控与锂硫电池性能研究

摘要：

锂硫电池因其高理论比容量、低成本与环境友好等优点吸引了广泛的研究兴趣,但实际应用仍受硫的利用率偏低、穿梭与极化效应严重等问题的制约.本研究以金属有机框架材料为前体,通过单宁酸蚀刻ZIF8、ZIF67和ZIF8@ZIF67@ZIF8颗粒产生空心内腔,再经热解与碳化处理制得了粒径相近、笼壁组成与结构不同的三种空心碳纳米笼.填充硫后用作锂硫电池的正极材料,ZIF8@ZIF67@ZIF8衍生的碳纳米笼展现出最优的性能,在0.1 C时放电比容量达到1010 mAh·g-1,在1 C时仍可保留664 mAh·g-1;在0.5 C下循环300圈后仍可保留492 mAh·g-1,显著优于ZIF8与ZIF67衍生的碳纳米笼对比样.前者优异的性能源于其特殊的笼壁结构与组成:前体中Co的存在可提高其导电性,Zn物种的蒸发带来大的比表面积和丰富的微孔/介孔,有利于硫的填充以及Co物种与活性硫物种的接触及催化转化,从而有效地抑制穿梭与极化效应,提高正极中硫的利用率,表现出更优的锂硫电池性能.

关键词：锂硫电池、正极材料、金属有机框架衍生碳纳米笼、电催化、限域效应

所属期刊栏目：80

分类号：O646;TB383;TM912.9

资助基金：国家重点研发计划;江苏省前沿引领技术基础研究专项

在线出版日期：2022-10-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：896-902