双金属MOFs碳化材料的结构对锂硫电池正极性能的影响

作者：曹翔宇; 张秀玲; 杜依洋; 马成乡; 闫娟枝^*

来源：化工新型材料, 2023, 1-15.

• 双金属有机配合物
• 锂硫电池
• 材料结构
• 电化学性能

利用硝酸钴和铁氰化钾在水溶液中沉淀反应以及ZIF-8在水溶液中的部分分解，分别制备了2种组成相近但结构不同的双金属有机框架前驱体Co-Fe precursor和ZCF precursor。经过多巴胺包覆，对2种产品在氩气气氛退火获得碳化产物。将碳化产物与纳米硫粉混合制备得到的碳/硫复合材料（E-CoFeCN@C/S、E-ZCF@C/S）分别作为正极，组装扣式锂硫电池并测试电化学性能。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热重分析仪进行形貌和结构分析。在组成相似的情况下，核壳结构(E-CoFeCN@C)与发散式结构的碳载体(E-ZCF@C)对锂硫电池性能的影响呈现出“此消彼长”的特点：E-ZCF@C/S在循环伏安测试中表现出更小的极化以及更强的电流响应，在电化学阻抗测试中表现出更低的电荷转移阻抗，表明该材料有利于促进正极电荷传递过程即加快电极反应动力学。E-ZCF@C/S在0.2 C倍率下放电初始比容量为1211.3mAh/g，在2 C倍率下放电初始比容量为794mAh/g，均优于E-CoFeCN@C/S。而核壳结构的优势主要体现在容量衰减方面，E-CoFeCN@C/S在0.2C倍率下100次循环的平均衰减率为0.074%（E-ZCF@C/S为0.26%），在2C倍率下300次循环的平均衰减率为0.047%（E-ZCF@C/S为0.13%），说明核壳结构对活性物质的锚固作用明显而对电荷转移不利。

• 单位
  太原学院