钠硫电池由钠金属负极、有机电解液和硫正极组成，具有能量密度高(760 Wh·kg-1)、循环寿命长(10~15 a)、循环效率高(＞80%)以及成本低等优势[1]
但是，硫单质的绝缘性质(室温电导率仅为5×10-30 S·m-1)使电极中硫的利用率较低[2]
同时，多硫化物(Na2Sn, 4<n<8)溶解在有机电解液中产生的“穿梭效应”降低了库伦效率和可逆容量[3,4]
同时，活性材料在循环过程中完全放电到NaS2使体积膨胀170%，正极材料结构的破坏使其容量快速衰减[5]
为了解决这些问题，可将硫与多种导电介质复合以提高钠硫电池的充放电容量和循环稳定性[6,7,8]
Park[9]等在硫中加入20%的碳，使初始放电容量高达489 mAh·g-1
但是这种简单的碳/硫复合材料难以抑制体积膨胀和多硫化物的溶解，使后续循环过程中容量急剧衰减，20次循环后容量只有40 mAh·g-1
为了提高钠硫电池的循环稳定性，Ryu等[10]在碳/硫复合材料的基础上加入20%的PEO，导电聚合物对硫及其还原产物的吸附使其在循环过程中保持良好的结构稳定性，但是10次循环后的比容量也只有240 mAh·g-1
因此，研发导电性高、结构稳定且能吸附聚硫离子的钠硫电池正极材料，至关重要[11]
碳壳能缓冲电极的体积膨胀，限制硫的损失[12]
电弧蒸发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应[13]
鉴于此，本文设计一种碳约束NiS2核壳结构，测试NiS2@C正极材料的电化学性能，研究钠硫电池中的库伦效率和循环稳定性
1 实验方法1.1 前驱体Ni@C及Ni纳米粒子的制备
采用电弧蒸发法制备Ni@C前驱体：以高纯Ni块作为阳极，碳棒作为阴极，抽真空至10-3 Pa，通入0.01 MPa甲烷和0.03 MPa氩气分别作为碳源及保护气氛
使金属Ni块在120 A的电流下蒸发20 min，最终沉积在水冷壁上
通入0.0025 MPa空气钝化12 h，在活性镍纳米粒子表面生成较薄的惰性氧化镍保护层，最后收集到Ni@C前驱体
制备前驱体Ni纳米粒子的纷纷与Ni@C类似，不同的是，一方面，以钨棒为阴极以增加导电性便于引弧；另一方面，以0.01 MPa氢气作为蒸发气氛，0.03 MPa氩气作为保护气氛
1.2 电极材料NiS2@C及NiS2的制备
用固相硫化法
声明：
“作为钠硫电池正极的碳约束NiS2纳米结构中钠离子的储运特性” 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：周抒予,靳晓哲,刘佳,田瑞雪,吴爱民,黄昊
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2025年06月06日 ~ 08日 
