不同管径多壁碳纳米管与硫含量对锂硫电池单质硫正极电化学性能的影响

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1、第28卷第6期新型炭材料VOl_28No．62013年12月NFWCARB0NMATERIAISDec．2013文章编号：1007-8827(2013)06-0428-07不同管径多壁碳纳米管与硫含量对锂硫电池单质硫正极电化学性能的影响陈君政，吴锋，陈人杰，李丽，陈实’(1．北京理工大学化工与环境学院环境科学工程北京市重点实验室，北京100081；2．国家高技术绿色材料发展中心，北京100081)摘要：采用分段加热法合成了不同管径、不同硫含量的单质硫一多壁碳纳米管(S-MWCNT)复合材料，利用电化学方法、SEM、TEM、比表面吸附等分析方法，筛选出以10～20nIl1直径的MWCN

2、T为核，质量分数85％硫为壳的最优化条件下的复合材料。SEM测试显示单质硫均匀填充到MWCNT的中空管和层间的孔中形成了结构稳定的复合物。在最优化的条件下，复合材料首次放电比容量达1272．8mAh·g～，活性物质利用率为76．O％，循环至第80周时放电容量还保持在720．1mAh·g～，容量保持率高达64．4％。与未添加MWCNT的单质硫电极相比，硫复合电极活性物质的利用率和循环性能都得到了较大的改善。关键词：不同管径；多壁碳纳米管；锂硫电池；单质硫正极中图分类号：TM912．9文献标识码：A收稿日期：2013433—27；修回日期：2013—10-08基金项目：科技部国际合作项目

3、(2010DFB63370)；国家高技术研究发展计划(863计划，2011AA11A256)；国家自然科学基金项目(21373028)；北京市科技新星计划(2010B018)通讯作者：陈人杰，教授．E—mail：chenrj@bit．edu．ca作者简介：陈君政，博士．E-mail：maccsil206@gmail．comPreparationofmulti-wallcarbonnanotube／Scompositesascathodesforlithium／sulfurbatteriesCHENJun．zheng，wUFeng，CHENRen-jie，LILi，CHENShi，(1

4、．SchoolofChemicalEngineeringandEnvironment，BeijingKeyLaboratoryofEnvironmentalScienceandEngineering，BeijinglnaitnteofTechnology，Beijing100081，China；2．NntwnalDevelopmentCenterforHighTechnologyGreenMaterial，Belting100081，China)Abstract：Muld—wal1carbonnanotubes(MWCNTs)withdiferentdiameterswereball

5、—milledwithdifferentamountsofelementalsulfurfor2hunderanargonatmosphere．andthenheatedat155℃for24hfollowedbyheatingat300℃for2htoprepareMWC一Scomposites．11lecompositeswerecharacterizedbvN1adsorption，scanningandtransmissionelectronmicroscopy．andelec—trochemicaltests．Itwasfoundthatthecompositeshowin

6、gthebestperformancewastheoneinwhichtheⅣ【wCNTdiameterwasintherange10—2Onnlandthesulfurcontentwas85mass％．SEMconfirmsthatthecompositehasaMWCNT．coreandsulfur—shellstructure．SulfurnotonlycoveredthesurfaceoftheMWCNTs．butalsofilledthevoidsbetweenthetubes．Fortheoptimizedcom—positetheinitialdischargecap

7、acityis1272．8mAh·g一一sulfurandthecapacityremainingafter80cyclesis720．1mAh·g一一sulfur．Itsactivematerialutilizationandcapacityretentionratesare76．0and64．4％．respectively．111eactivematerialutilizationandcyclingperformanceofthecompositea