鋰硫電池[1]的理論比容量高達1675 mAh·g-1，但是硫正極材料的活性物質利用率較低[2]
其原因有：單質硫具有電子絕緣性；硫電極的放電中間產物-鋰的多硫化物在有機電解質體系中較高的溶解性產生“穿梭效應” [3~7]
近年來，為延長硫電極的循環壽命進行了大量研究[8]
碳納米管(Carbon nanotubes, CNTs)是一種一維納米材料[9,10]，具有許多異常的力學、電學和化學性能[11~13]
制備CNTs的主要方法，有電弧放電法[14, 15]、激光蒸發法[16, 17]和化學氣相沉積(CVD)法[18, 19]
與電弧放電法和激光蒸發法相比，CVD法的反應溫度較低(約300~1400℃)，合成設備簡單、操作簡易、成本低廉，易實現反應條件可控的批量制備
CNTs具有優異的導電性，在二次電池方面的應用研究從未間斷
利用CNTs優異的導電性及其柔性將其作為載硫基體，不僅能提高硫的利用率還能緩解硫在轉變過程中的體積變化[20]，防止正極結構崩塌，且可在一定程度上抑制鋰硫電池的穿梭效應
Kim等[21]為了實現硫在CNTs膜上的均勻分布，用catholyte(Li2S6)溶液浸漬CNTs制得鋰硫正極，用以裝配的電池起始比容量為975 mAh·g-1，可循環千余次
Zou等[22]報道了硫CNTs的模板定向合成及其在無粘結、高導電性和柔性膜中的應用
在6 A·g-1的電流密度下，可發揮712 mAh·g-1比容量(23%S,質量分數)和520 mAh·g-1比容量(50% S，質量分數)
Fang等[23]建立單壁CNTs導電網絡，實現了95%(質量分數)載硫量，單位面積載量為7.2 mg·cm-2，面容量高達8.63 mAh·cm-1
雖然CNTs作為硫的載體無需粘結劑和導電劑即可作為正極材料，但是為了保持硫的穩定性和抑制穿梭效應，必須使硫在CNTs管束上均勻分布且緊密接觸
但是，大部分文獻采用的載硫方式是熔融擴散 [22~24]
硫的自由擴散難以實現在CNTs上均勻分布，因而難以實現硫的高效利用
本文提出蒸氣載硫方式，利用高活性CNTS吸附使硫均勻分布
1 實驗方法1.1 CNTS和電極的制備
使用高溫反應爐生成CNTs連續體[25]，其示意圖在圖1a中給出
將催化劑和碳源等輸送到剛玉管內，高溫管式爐設定的溫度為1200℃，在高純氮氣保護用
聲明：
“基于高活性碳納米管海綿體載硫的鋰硫電池” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：張明,王志勇,羅琴,代正昆,黎業生,吳子平
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2025年06月20日 ~ 22日 
