负载无定型Fe纳米颗粒的掺氮碳笼修饰隔膜对锂硫电池电化学性能的影响

摘要

为了抑制多硫化物的穿梭效应并提高锂硫电池充放电过程的可逆性，本文以Fe掺杂的ZIF-8为前驱体，通过高温碳化合成了一种多孔富氮碳笼担载的无定型Fe纳米颗粒(Fe-CNx)，并将其作为锂硫电池隔膜改性层.结果表明，Fe-CNx表面的Fe原子和N原子分别与多硫化物中的S原子和Li原子发生键合作用，从而限制了LiPS的扩散和穿梭. Fe原子的引入降低了多硫化物转化反应的过电势，加快了氧化还原动力学.采用Fe-CNx隔膜的锂硫电池在0.2C倍率下循环100次后，电池的放电比容量仍然能维持在初始容量的94.3%，即使在3.0C高倍率时也能表现出高达660 mA·h/g的高比容量，经过1.0C倍率下800次的长循环后剩余比容量依旧达到了603.2 mA·h/g，表现出优异的电化学性能.

关键词

锂硫电池 / 催化作用 / 反应动力学 / 修饰隔膜

基金资助

国家自然科学基金（批准号：22178107,U21A2060,22178116,21978097）; 新疆维吾尔自治区重点研发计划项目（批准号：2022B01030）资助~~