一种锂硫电池用电纺CoSeNC独立功能夹层的制备方法

　　江苏大学李国春&中山大学纪红兵Chem. Eng. J.：一种锂硫电池用电纺CoSe@NC独立功能夹层的制备方法
　　DOI:10.1016/j.cej.2021.131911
　　锂硫电池（Li-S）因其低成本和高理论容量而备受关注。然而，严重的多硫化物穿梭和缓慢的氧化还原反应动力学阻碍了其大规模商业化应用。为了解决这些问题，研究人员已经做了多种尝试。在此，通过静电纺丝法制备了CoSe@NC纳米纤维膜，并将其用作锂硫电池的独立功能中间层。可视化吸附试验表明，CoSe@NC纳米纤维膜对多硫化物具有很强的吸附能力。此外，具有强催化活性的CoSe纳米粒子可以加速多硫化物的转化。因此，CoSe@NC的吸附-催化协同作用可以有效提高锂硫电池的倍率性能和循环稳定性。组装有CoSe@NC功能中间层的电池在0.1C下可提供1217 mAh g-1的高初始放电容量。在1.0C下循环200次后，每个循环的容量衰减率仅为0.16％。综上，本工作为提高锂硫电池的电化学性能提供了一种可行的途径。
　　图1.CoSe@NC纳米纤维膜的制备示意图。
　　图2.CoSe@NC和NC的XRD图（a）；CoSe@NC的形态表征：低倍放大TEM图像（b）；高分辨率TEM图像（c）；STEM图像和EDS元素映射（d）。
　　图3.CoSe@NC（a,b）和NC（c,d）的高/低放大倍率SEM图像；CoSe@NC（e）和NC夹层（f）的横截面SEM图像。
　　图4.CoSe@NC和NC的拉曼光谱（a）；CoSe@NC的XPS光谱：宽扫描（b），Co2p（c），Se3d（d），C1s（e）和N1s（f）。
　　图5.CoSe@NC和NC对Li2S6的可视化吸附试验（a-c）；Li2S6吸附后CoSe@NC中Co2p（d）和Se3d（e）的高分辨率XPS光谱。
　　图6.配备CoSe@NC和NC电极的对称电池在5.0mV/s扫描速率下的CV曲线（a）；对称电池的EIS曲线（b）；具有CoSe@NC夹层、NC夹层和无夹层的Li-S电池在扫描速率为0.1mV/s时的CV曲线（c）；具有CoSe@NC夹层、NC夹层和无夹层的Li-S电池在0.5C下循环5次前后的EIS曲线（d）。
　　图7.具有CoSe@NC夹层、NC夹层和无夹层的Li-S电池在0.1C下的初始充放电曲线（a）；具有CoSe@NC夹层（b）、NC夹层（c）和无夹层（d）的Li-S电池在初始三个循环期间的充电/放电曲线。
　　图8.具有CoSe@NC夹层、NC夹层和无夹层的Li-S电池在0.1C下循环100次的循环性能（a）；不同电流密度下的倍率性能（b）；配备CoSe@NC中间层的Li-S电池在1.0C下的循环性能（c）。