Li-S電池實際應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)在于，在高硫負荷下突破緩慢的動力學(xué)障礙和硫正極的多硫化物穿梭，以在延長的充放電循環(huán)中連續(xù)高硫利用率方面，存在很大的困難。在這里，我們證明，通過簡單的球磨工藝，可以通過化學(xué)氣相沉積（CVD）將大量的硫有效地摻入高質(zhì)量石墨烯的三維（3D）網(wǎng)絡(luò)中。雖然高質(zhì)量的石墨烯網(wǎng)絡(luò)提供了連續(xù)且持久的通道以實現(xiàn)鋰離子和電子的有效傳輸，但通過球磨的合金化作用進行的原位硫摻雜促進了與整個硫物質(zhì)的親和性，從而防止了硫的損失，以及高活性位點推動了硫在循環(huán)中的氧化還原反應(yīng)。這導(dǎo)致了顯著的倍率性能和出色的循環(huán)穩(wěn)定性，以及在非常高的硫質(zhì)量負載下具有較大的面容量。
Figure 1. （a）示意圖；（b）CNFs，（c）CNFs上的VG和（d）SG/S的SEM圖像。
Figure 2. SG/S的TEM：（a,b）明場圖像；（c）高角度環(huán)形暗場圖像；（d）HRTEM圖像；（e）CNFs和SG/S上VG的拉曼光譜；（f）CNFs和SG/S上VG的C 1s光譜。
Figure 3. （a）倍率性能測試后，VG/S和SG/S正極在0.1 C至5 C的不同電流密度下放電和充電曲線，以及在0.5 C時的容量變化；（b）比較VG/S和SG/S正極在0.2 C時的恒電流充/放電曲線，以及（c）0.2 C下放電/充電后，VG/S和SG/S的相應(yīng)時間-電壓曲線（V-t）。
Figure 4. （a）SG/S在不同充放電深度的EIS；在恒定的過電勢下，VG/S和SG/S的計時電流曲線：（b）-50 mV，放電深度為50％；（c）50 mV，充電深度為50％；VG/S和SG/S的線性極化曲線：（d）放電深度為50％，（e）充電深度為50％。
Figure 5. （a）SG/S在0.1 C和0.2 C速率下的循環(huán)性能，硫的質(zhì)量負載為4 mg cm
-2；（b）SG/S在0.2 C下的循環(huán)性能，硫質(zhì)量負荷為8 mg cm
-2。
相關(guān)研究成果于2020年由鄭州大學(xué)Peng Zhang和Guosheng Shao課題組，發(fā)表在Journal of Energy Chemistry（doi.org/10.1016/j.jechem.2020.01.033）上。原文：In situ sulfur-doped graphene network as efficient metal-free electrocatalyst for polysulfides redox reactions in lithium-sulfur batteries。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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