DOI:10.1186/s10033-019-0374-2
当前,锂硫电池受到几个关键限制,这些限制阻碍了它们的实际应用,例如电极的体积膨胀大,电导率差和硫利用率低。 在这项工作中,作者已经通过电纺丝和热处理合成了具有介孔结构的TiO2纳米材料。作为锂离子电池正极的主体材料,所制备的新颖结构的样品可以增强阴极复合材料的电导率,促进硫的利用,并减轻体积膨胀,从而改善电化学性能。 TiO2 / S复合阴极的初始放电容量为703 mAh/g,在0.1 C下200个循环后的容量保持在652 mAh/g,其容量保持率保持在92.7%,在高性能Li-S电池中具有广阔的应用前景。
图1 TiO2 / S复合阴极的制造和循环示意图,下图为相应的SEM
图2 PVP/TiO2复合纳米粒子的SEM图像:a较低的放大倍率,b较高的放大倍率,煅烧后TiO2纳米纤维:c较低的放大倍率,d较高的放大倍率
图3 TiO2 / S复合纳米纤维的SEM图像:a较低的放大倍率,b较高的放大倍率,TiO2纳米纤维的c TEM图像,TiO2 / S纳米纤维的d TEM图像,e(c)的HRTEM图像,f元素钛、氧和硫的相应EDS图谱
图4初生电纺TiO2和TiO2 / S纳米纤维的XRD图谱
图5 a TiO2,TiO2 / S复合材料的氮吸附-解吸等温线及相应的孔径(插图)分布,b TiO2 / S复合材料在Ar气氛中从室温加热到600°C的热重图
图6 TiO2 / S纳米复合结构的电化学性能。TiO2/S阴极在a 0.2C、b 0.5C,1.5和3.0V之间的的恒电流充放电电压曲线 c在0.1C、0.2C和0.5C的电流密度下,TiO2/S阴极的循环性能 d TiO2/S复合电极在0.1、0.2、0.5-1C的各种电流密度下的倍率性能
图7 a TiO2 / S阴极以0.1 C的速率在1.5和3.0 V之间循环200次的SEM和b-d元素映射结果,e介孔TiO2纳米纤维结构上S8和Li2S相互转化的示意图