无机化学学报

石墨烯负载Ni₂P纳米片作为锂硫电池的硫基复合正极材料

Ni₂P Nanosheets on Graphene as Sulfur-Based Composite Cathode Material for Lithium-Sulfur Batteries

作者	单位	E-mail
高睿	燕山大学环境与化学工程学院, 秦皇岛 066004 南开大学材料科学与工程学院, 天津 300350
王振宇	南开大学材料科学与工程学院, 天津 300350
王璐	南开大学材料科学与工程学院, 天津 300350
陈鹏	南开大学材料科学与工程学院, 天津 300350
刘胜	南开大学材料科学与工程学院, 天津 300350	shengliu@nankai.edu.cn，邵光杰shaogj@ysu.edu.cn
马志鹏	燕山大学环境与化学工程学院, 秦皇岛 066004
邵光杰	燕山大学环境与化学工程学院, 秦皇岛 066004

摘要: 将磷化镍纳米片均匀负载到石墨烯(G)上制备出Ni₂P/G复合材料，并将其作为硫载体构筑了硫基复合材料(S/Ni₂P/G)。研究表明，磷化镍纳米片对可溶性多硫化物具有强的化学作用和较高的电催化活性，使S/Ni₂P/G硫基复合材料表现出良好的电化学性能。特别是，在高硫含量(80.3%)和低电解液用量(15μL·mg^-1)条件下，S/Ni₂P/G硫基复合材料展现出1 164.7mAh·g^-1的质量比容量和良好的循环稳定性。此外，S/Ni₂P/G复合材料具有高的振实密度(1.02 g·cm^-3)，其体积比容量高达954.0mAh·cm^-3，约为S/G复合材料体积比容量的1.6倍。

关键词: 锂硫电池硫正极石墨烯磷化镍

基金项目: 国家自然科学基金(No.52174281,22075151)和高等学校博士点专项基金(No.B2021203016)资助。

Abstract: In this work, nickel phosphide (Ni₂P) nanosheets were dispersed uniformly on graphene (G) to fabricate the Ni₂P/G composite. Furthermore, the S/Ni₂P/G sulfur- based composite was prepared further for lithium- sulfur batteries. Due to the strong chemical absorbability and high electrocatalytic activity of Ni₂P nanosheets towards soluble polysulfides, S/Ni₂P/G composite showed superior electrochemical performance. In particular, under the condition of high sulfur content (80.3%) and low electrolyte usage (15 μL·mg^-1), S/Ni₂P/G composite delivered a high initial specific discharge capacity of 1 164.7 mAh·g^-1 and good cycling stability. In addition, due to the high tap density of 1.02 g·cm^-3, S/Ni₂P/G composite showed a high volumetric capacity of 954.0 mAh·cm^-3, almost 1.6 times of that for S/G composite.

Keywords: lithium-sulfur batteries sulfur cathode graphene nickel phosphide

投稿时间：2021-11-17 修订日期：2022-02-07

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高睿,王振宇,王璐,陈鹏,刘胜,马志鹏,邵光杰.石墨烯负载Ni₂P纳米片作为锂硫电池的硫基复合正极材料[J].无机化学学报,2022,38(4):685-694.

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