物理化学学报 >> 2017, Vol. 33 >> Issue (1): 165-182.doi: 10.3866/PKU.WHXB201609232

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化学改性碳在锂硫电池中的研究进展

李宛飞1,刘美男1,王健1,张跃钢1,2,*()   

  1. 1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所,江苏苏州215123
    2 清华大学物理系,北京100084
  • 收稿日期:2016-07-29 发布日期:2016-12-29
  • 通讯作者: 张跃钢 E-mail:ygzhang2012@sinano.ac.cn
  • 作者简介:李宛飞, 1976年生。2000年本科毕业于信阳师范学院化学系, 2006年博士毕业于苏州大学,现为中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所硕士生导师,副研究员。主要研究方向为功能纳米材料合成及应用、新型电化学能源存储材料与器件。主持国家自然科学基金1项,参与2项|刘美男, 1980年生。2003年本科毕业于沈阳化工学院, 2009年博士毕业于大连理工大学,现为中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所硕士生导师,副研究员。主要研究方向为无机纳米材料的可控合成与制备及其在能源存储方面的应用。主持国家自然科学基金1项,参与2项|王健, 1991年生。2016年硕士毕业,上海大学和中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所联合培养。2016年至今在中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所攻读物理化学博士学位。主要研究方向为功能碳质纳米材料的合成、表征及其在电化学能源存储器件中的应用及电化学原位测试表征|张跃钢, 1963年生。1986年本科毕业于清华大学物理系, 1996年博士毕业于日本东京大学。现为国家"千人计划"特聘专家,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员,清华大学物理系双聘教授,博士生导师。主要研究方向为纳米材料合成与表征、纳米器件制造与测试、能源存储器件研究及原位测试技术。主持国家自然科学基金重点项目1项,中科院国际合作项目2项,参与科技部重点研发计划项目1项
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(21433013)

Progress of Lithium/Sulfur Batteries Based on Chemically Modified Carbon

Wan-Fei LI1,Mei-Nan LIU1,Jian WANG1,Yue-Gang ZHANG1,2,*()   

  1. 1 Suzhou Institute of Nano-Tech and Nano-Bionics, Chinese Academy of Sciences, Suzhou 215123, Jiangsu Province, P. R. China
    2 Department of Physics, Tsinghua University, Beijing 100084, P. R. China
  • Received:2016-07-29 Published:2016-12-29
  • Contact: Yue-Gang ZHANG E-mail:ygzhang2012@sinano.ac.cn
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China(21433013)

摘要:

自从我们课题组在2011年首次报道化学改性碳用于锂硫电池以来,其在锂硫电池中的应用便引起了人们的广泛关注。与传统碳质材料相比,化学改性碳在抑制多硫离子的溶解和扩散,实现锂硫电池长循环寿命方面展现出了其独特的优势和前景,已成为当前锂硫电池领域研究的热点和前沿。本综述主要报道了本课题组在化学改性碳高效利用硫材料以及其与多硫离子的化学和物理吸附协同作用高效固硫方面所取得的研究进展,系统介绍了不同化学改性碳的结构特点、优势及在锂硫电池中的应用,展望了化学改性碳在锂硫电池中的应用前景。

关键词: 锂硫电池, 碳, 化学改性, 硫正极, 穿梭效应

Abstract:

Chemically modified carbon has attracted significant attention since our first report of its use in lithium/sulfur (Li/S) cells. Compared with traditional carbon materials, chemically modified carbon prevents the dissolution and diffusion of intermediate polysulfides. Therefore, it yields sulfur cathodes with long cycling stability, which has become the focus of current research in the field of Li/S batteries. This review summarizes the use of chemically modified carbon for highly efficient sulfur utilization and the synergistic chemical/physical trapping of sulfur species. The prospects of further developments of Li/S batteries using chemically modified carbon is also discussed.

Key words: Lithium/sulfur battery, Carbon, Chemical modification, Sulfur cathode, Shuttle effect

MSC2000: 

  • O646