尚永亮，王诚文，刘 斌，刘 军,2，柯 曦,2，刘丽英,2，施志聪,2



MnO2包覆的碳纳米管-硫复合正极材料的制备及性能

尚永亮1，王诚文1，刘 斌1，刘 军1,2，柯 曦1,2，刘丽英1,2，施志聪1,2

（1广东工业大学材料与能源学院，广东广州 510006；2广东省新能源材料与器件工程技术研究中心，广东广州 510006）

针对锂硫电池中单质硫导电性差和中间产物多硫化锂易溶解于电解液的问题，本文以多壁碳纳米管为导电骨架负载硫，再在其表面包覆一层MnO2，制备了高性能MnO2@MWCNT-S的复合材料。多壁碳纳米管可以提供电子导电路径，提高电极材料的导电性能，而表面的MnO2对多硫化物有很强的化学吸附作用，可以抑制多硫化物的溶解，从而提高活性材料利用率。通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）表征，发现硫均匀负载在碳纳米管上，它们的表面包覆有一层MnO2。经热重分析（TGA）测试，MnO2@MWCNT-S复合材料中硫的含量为58.4%。电化学测试结果表明，MnO2显著提高了电极材料的首次充放电比容量，并能有效地延缓多硫化物的溶解。MnO2@MWCNT-S复合材料在0.1 C倍率下，首次充放电比容量达到1148.98 mA·h/g，100次充放电后容量依然保持在560.04 mA·h/g。

锂硫电池；多壁碳纳米管；MnO2；化学吸附作用

近年来，随着便携式移动设备和电动汽车的快速发展，发展更高能量密度的二次电池体系变得十分迫切。目前锂离子电池比能量虽达到250 W·h/kg[1]，但受限于正极材料低的理论比容量，其比能量很难再有大的提高，因而发展新的电池体系势在必行[2-4]。在新的电池体系中，以锂金属为负极、硫单质为正极/构建的锂-硫电池体系，其理论比能量可达到2600 W·h/kg （锂和硫的理论比容量分别为3860 mA·h/g和1675 mA·h/g），是普通商用锂离子电池的5倍以上[5-7]。……