钴修饰碳纳米管瓶刷

多硫化物转化加速

将钴纳米颗粒修饰的碳纳米管以瓶刷状拓扑结构接枝在杂化骨架上，形成多级多孔、高导电的网络，显著促进硫氧化还原反应动力学，从而大幅提升锂硫电池的倍率性能和循环稳定性。

Huang, Junlong · Leng, Kunyi · Cen, Zongheng · 刘如亮 · 朱有龙 · 刘绍鸿 · 符若文 · 吴丁财

Science China Materials 2023

参数信息

倍率容量

707 mA h g⁻¹

循环后面积容量

4.81 mA h cm⁻²

硫载量

6.72 mg cm⁻²

技术优势

倍率性能大幅提升

多级多孔结构提供高效可及的界面和导电网络，配合钴催化位点，使电池在10 C下仍能正常工作。

高硫载量下循环稳定

在6.72 mg cm⁻²的高硫载量下，0.1 C循环100次后仍保持4.81 mA h cm⁻²的高面容量，说明该结构可有效缓解穿梭效应。

合成方法简单

采用原位接枝策略，在杂化碳纳米管骨架上可控生长碳纳米管，钴纳米颗粒作为催化位点，无需复杂多步工艺。

应用场景

• 锂硫电池：用作锂硫电池隔膜功能涂层，抑制穿梭效应并加速硫转化，提升电池性能。
• 高能量密度电池：通过提高活性物质利用率和高硫载量下的循环稳定性，实现更高能量密度。
• 碳纳米管基功能材料：利用碳纳米管的导电网络和机械柔韧性，构建多功能电极或隔膜组件。
• 多级结构碳材料：瓶刷状多级结构提供高比表面积和连通孔道，有利于物质传输和催化反应。