路继群，陈清清，任逸伦，胡倩倩，王 彪，仲皓想，胡金龙，张灵志†

分级多孔纳米碳球的制备及其在锂硫电池中的应用*

路继群1,2,3,4，陈清清1,2,3,4，任逸伦1,5，胡倩倩1,2,3,4，王 彪1,5，仲皓想1,2,3，胡金龙1,2,3，张灵志1,2,3†

1.中国科学院广州能源研究所，广州 510640；2. 中国科学院可再生能源重点实验室，广州 510640；广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室，广州 510640；4. 中国科学院大学，北京 100049；5. 中国科学技术大学，合肥 230026）

以戊二醛（GA）与3-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）为原料，通过醛胺缩合反应、高温煅烧以及碱刻蚀，制备了分级多孔纳米碳球（HPCN）。扫描电子显微镜（SEM）测试表明，制备的HPCN为平均粒径85.3 nm的单分散纳米球。将HPCN与单质S混合，通过熔融−扩散法制备HPCN/S正极材料，组装成锂硫（Li-S）电池后进行电化学测试。测试结果表明，HPCN/S具有优良的电化学性能，使用铝箔集流体时，在0.2 C循环100圈后放电比容量为472.1 mA∙h/g；采用碳纸替代铝箔集流体制备的HPCN/S-CP正极，显示出更加优异的循环稳定性与倍率性能，在0.2 C循环100圈后放电比容量为636.1 mA∙h/g，在1.0 C与2.0 C下的倍率比容量分别为702.7 mA∙h/g、249.4 mA∙h/g。

锂硫电池；HPCN/S正极材料；多孔纳米碳球；穿梭效应；碳纸

0 引 言

当前，人们对可移动电子设备、电动汽车等产品的需求日益增加，开发低成本、环境友好的高性能二次电池具有十分重要的意义。由于锂硫（Li-S）电池具有较高的理论比容量（1 675 mA∙h/g）与能量密度（2 600 W∙h/g），且采用廉价环保的S作为原料，被认为是最具有产业化前景的下一代高能量密度电池。但Li-S电池的产业化被一些严重的技术问题所阻碍，例如：①单质S及其放电产物Li2S具有绝缘特性，导致S的利用率低；……