鈉硫電池由鈉金屬負極、有機電解液和硫正極組成，具有能量密度高(760 Wh·kg-1)、循環壽命長(10~15 a)、循環效率高(＞80%)以及成本低等優勢[1]
但是，硫單質的絕緣性質(室溫電導率僅為5×10-30 S·m-1)使電極中硫的利用率較低[2]
同時，多硫化物(Na2Sn, 4<n<8)溶解在有機電解液中產生的“穿梭效應”降低了庫倫效率和可逆容量[3,4]
同時，活性材料在循環過程中完全放電到NaS2使體積膨脹170%，正極材料結構的破壞使其容量快速衰減[5]
為了解決這些問題，可將硫與多種導電介質復合以提高鈉硫電池的充放電容量和循環穩定性[6,7,8]
Park[9]等在硫中加入20%的碳，使初始放電容量高達489 mAh·g-1
但是這種簡單的碳/硫復合材料難以抑制體積膨脹和多硫化物的溶解，使后續循環過程中容量急劇衰減，20次循環后容量只有40 mAh·g-1
為了提高鈉硫電池的循環穩定性，Ryu等[10]在碳/硫復合材料的基礎上加入20%的PEO，導電聚合物對硫及其還原產物的吸附使其在循環過程中保持良好的結構穩定性，但是10次循環后的比容量也只有240 mAh·g-1
因此，研發導電性高、結構穩定且能吸附聚硫離子的鈉硫電池正極材料，至關重要[11]
碳殼能緩沖電極的體積膨脹，限制硫的損失[12]
電弧蒸發生成的碳含有大量的缺陷，可吸附溶解的多硫化物抑制穿梭效應[13]
鑒于此，本文設計一種碳約束NiS2核殼結構，測試NiS2@C正極材料的電化學性能，研究鈉硫電池中的庫倫效率和循環穩定性
1 實驗方法1.1 前驅體Ni@C及Ni納米粒子的制備
采用電弧蒸發法制備Ni@C前驅體：以高純Ni塊作為陽極，碳棒作為陰極，抽真空至10-3 Pa，通入0.01 MPa甲烷和0.03 MPa氬氣分別作為碳源及保護氣氛
使金屬Ni塊在120 A的電流下蒸發20 min，最終沉積在水冷壁上
通入0.0025 MPa空氣鈍化12 h，在活性鎳納米粒子表面生成較薄的惰性氧化鎳保護層，最后收集到Ni@C前驅體
制備前驅體Ni納米粒子的紛紛與Ni@C類似，不同的是，一方面，以鎢棒為陰極以增加導電性便于引??；另一方面，以0.01 MPa氫氣作為蒸發氣氛，0.03 MPa氬氣作為保護氣氛
1.2 電極材料NiS2@C及NiS2的制備
用固相硫化法
聲明：
“作為鈉硫電池正極的碳約束NiS2納米結構中鈉離子的儲運特性” 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：周抒予,靳曉哲,劉佳,田瑞雪,吳愛民,黃昊
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2025年08月05日 ~ 07日 
