刘盼盼 刘晓晓

【摘 要】 金属有机骨架材料衍生的多孔碳材料作为硫载体，在增强锂硫电池性能方面引起人们的广泛关注。在此，通过控制碳化温度，获得四种孔径5～6 nm的介孔纳米分层多孔碳HPCN-n （n=800、900、950、1000）載体材料。研究表明，MOF-5在1000°C下碳化得到的HPCN-1000具有合适的孔体积和比表面积，提供快速的电子传输和锂离子传导，并缓冲充放电过程中体积膨胀。结果表明，所得的S/HPCN-1000复合正极材料在Li-S电池中表现出优异的电化学性能，在0.1 C，首次放电比容量为1144.9 mAh/g，循环50次以后放电比容量保持在857 mAh/g。

【关键词】 MOF-5;多孔碳;碳化温度;锂硫电池

【中图分类号】 TQ035 【文献标识码】 A 【文章编号】 2096-4102（2021）02-0092-03

具有超高理论能量密度（2600 Wh/kg）和比容量（1675 mAh/g）的锂硫电池（Li-S）获得了广泛的关注，成为下一代高能量密度电池系统最有吸引力的候选者之一。此外，硫具有成本低、无毒、环保等优点，是一种优良的正极材料。然而，迄今为止，Li-S电池的商业化应用仍然受到阻碍，例如低硫利用率、循环容量衰减快和库仑效率差等。这些问题主要来自：（1）硫和放电产物Li2S/Li2S2的电子绝缘性能（5×10-30 S/cm 25℃）;（2）长链多硫化锂（Li2Sx4≤x≤8）中间体在有机电解液的高溶解度;（3）在充电/放电过程中完全锂化后，体积膨胀率高达80%。因此，提高正极活性物质硫的利用率和循环稳定性成为锂硫电池的重点研究内容。多孔碳具有高表面积承载单质硫，同时，多孔碳中存在大量的多级孔可以有效地封装/固定活性物质，抑制活性物质溶出，提高硫的利用率，且多孔碳材料的孔容可以缓解充放电过程中的体积变化。……