锂硫电池[1]的理论比容量高达1675 mAh·g-1，但是硫正极材料的活性物质利用率较低[2]
其原因有：单质硫具有电子绝缘性；硫电极的放电中间产物-锂的多硫化物在有机电解质体系中较高的溶解性产生“穿梭效应” [3~7]
近年来，为延长硫电极的循环寿命进行了大量研究[8]
碳纳米管(Carbon nanotubes, CNTs)是一种一维纳米材料[9,10]，具有许多异常的力学、电学和化学性能[11~13]
制备CNTs的主要方法，有电弧放电法[14, 15]、激光蒸发法[16, 17]和化学气相沉积(CVD)法[18, 19]
与电弧放电法和激光蒸发法相比，CVD法的反应温度较低(约300~1400℃)，合成设备简单、操作简易、成本低廉，易实现反应条件可控的批量制备
CNTs具有优异的导电性，在二次电池方面的应用研究从未间断
利用CNTs优异的导电性及其柔性将其作为载硫基体，不仅能提高硫的利用率还能缓解硫在转变过程中的体积变化[20]，防止正极结构崩塌，且可在一定程度上抑制锂硫电池的穿梭效应
Kim等[21]为了实现硫在CNTs膜上的均匀分布，用catholyte(Li2S6)溶液浸渍CNTs制得锂硫正极，用以装配的电池起始比容量为975 mAh·g-1，可循环千余次
Zou等[22]报道了硫CNTs的模板定向合成及其在无粘结、高导电性和柔性膜中的应用
在6 A·g-1的电流密度下，可发挥712 mAh·g-1比容量(23%S,质量分数)和520 mAh·g-1比容量(50% S，质量分数)
Fang等[23]建立单壁CNTs导电网络，实现了95%(质量分数)载硫量，单位面积载量为7.2 mg·cm-2，面容量高达8.63 mAh·cm-1
虽然CNTs作为硫的载体无需粘结剂和导电剂即可作为正极材料，但是为了保持硫的稳定性和抑制穿梭效应，必须使硫在CNTs管束上均匀分布且紧密接触
但是，大部分文献采用的载硫方式是熔融扩散 [22~24]
硫的自由扩散难以实现在CNTs上均匀分布，因而难以实现硫的高效利用
本文提出蒸气载硫方式，利用高活性CNTS吸附使硫均匀分布
1 实验方法1.1 CNTS和电极的制备
使用高温反应炉生成CNTs连续体[25]，其示意图在图1a中给出
将催化剂和碳源等输送到刚玉管内，高温管式炉设定的温度为1200℃，在高纯氮气保护用
声明：
“基于高活性碳纳米管海绵体载硫的锂硫电池” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：张明,王志勇,罗琴,代正昆,黎业生,吴子平
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2025年06月06日 ~ 08日 
