摘要：锂硫电池因理论能量密度高、生产成本低和环境友好等优点被认为是最有前途的下一代电化学储能装置之一。然而,硫和硫化锂的低导电性、严重的穿梭效应和缓慢的反应动力学等问题阻碍了锂硫电池的大规模商业化应用。炭材料因高比表面积,良好导电性与结构多样性而备受关注,然而非极性炭材料难以与极性多硫化物紧密结合,导致活性材料大量损失和严重的穿梭效应。金属氧化物具有极性强和丰富吸附位点的优点,将过渡金属氧化物与炭材料结合,有助于增强对多硫化物的化学吸附和电化学反应活性。本文首先介绍了锂硫电池的基本原理和存在的主要问题,然后讨论了近年来过渡金属氧化物/炭复合材料在合成方法和结构设计(1D,2D,3D)方面的研究进展。此外,详细介绍了异质结构设计、空位工程和晶面调控策略的代表性工作并讨论了其机理。最后,对过渡金属氧化物/炭复合材料用于锂硫电池中的发展进行了总结和展望。

摘要：通过对氧化硅预处理得到多组分硅pSi(Si、SiO、SiO_(2)),再利用化学气相沉积法(CVD)设计了具有核壳结构的pSi与碳纳米纤维(CNF)的复合材料(pSi-CNF)。多组分硅中Si、SiO提供电化学可逆容量,SiO_(2)可以抑制硅的体积膨胀;碳纳米纤维包覆形成的壳层结构可以有效提高复合材料的导电性,同时进一步抑制硅的体积膨胀保持核壳结构的完整。通过SEM、TEM、EDS、XRD、Raman和XPS对复合物的微观结构进行分析。结果表明:pSi-CNF的粒径为5~20μm,碳纳米纤维的直径为5~40 nm,pSi-CNF复合材料中含有Si、SiO和SiO_(2)多种组分硅,有明显特征峰;碳纳米纤维均匀包覆于硅表面,形成核壳结构。电化学性能测试表明,在0.2 A·g^(−1)的电流密度下,经100次循环后其可逆容量为1411 mAh·g^(−1),容量保持率为74%,具有良好的循环稳定性和较高的可逆容量;在1 A·g^(−1)的电流密度下,经300次循环后其可逆容量为735 mAh·g^(−1),容量保持率为86%,且具有良好的倍率性能。