芦笋基活性炭/硫复合正极材料的锂硫电池电化学性能

锂硫电池是锂电池中的一种，因其原材料价格低廉且环保友好，成为了极具发展前景的二次电池之一。反应机理为电化学机理，实验以生活中常见的芦笋经碳化后，再用KOH的水溶液进行活化反应后与升华硫复合，制备成芦笋基活性炭/硫复合正极材料。通过XRD、SEM等监测分析观察复合前及其复合后的微观形貌变化及对其电化学性能的分析发现，芦笋碳化后形成了多孔均匀分布的结构而大大提高了电极的导电性。硫的利用率明显提高，组装成的锂硫电池表现出良好的循环稳定性。
关键词：锂硫电池；芦笋；二次电池；电化学

随着社会的发展，环保以及可持续发展能源逐渐成为科学研究的重心。人们对生活中常见的物品也提出了更高要求，比如：电池。锂硫电池是一种新型节能电池，其利用率高，具有广阔的发展前景。锂硫电池相对于其它电池来说，理论比容量高（大约为1672mA·h·g-1），但由于单质硫在常温下是一种绝缘材料（导电性：5×10-29 S/cm，室温），电池充放电过程中硫分子较容易溶解于电解液，部分硫分子扩散到金属锂负极片的表面阻止了正负极反应电子的传输，并且加速了金属锂片的腐蚀，大大降低了锂硫电池的利用率及循环稳定性，限制了锂硫电池的实际应用。针对此问题，人们提出了很多的改进方案，如将正极材料与导电物质复合、选择导电性能好的载体、对负极材料的改变、更换电解质等。在研究过程中，研究人员发现采用多孔质碳可以极大程度的提高电极的导电性，这是因为它具有较大的孔结构和比表面积，且孔径大小均匀等优势，可以更大程度上提高锂硫电池的利用率和电极的稳定性，更好地利用了锂硫电池的理论比容量。通过在多孔炭和硫复合制备锂硫电池的正极材料对锂硫电池进行改性具有极大的可行性。
芦笋是一种种植方便、绿色有机、生态环保、价格低廉、存储丰富的生物质材料。本文通过将芦笋碳化活化复合之后的产物与硫复合来制备锂硫电池的正极材料，与KOH混合（m原料：mKOH=1：4）活化形成的多孔碳的效果十分明显。研究表明：多孔碳的掺杂使得锂硫电池的电性能提高同时也极大的改善了它的循环稳定性。芦笋不同于其他的动物材料以及金属材料，极大地减少了污染情况和资源浪费的情况并且原料也容易获得。因此，制造节能高效的锂硫电池对现代可持续发展具有举足轻重的作用。

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