DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c00300
鋰硫（Li-S）電池由于其能量密度的優勢而被認為是一種很有前途的儲能設備。然而，硫負載量、活性物質利用率低和循環穩定性差限制了其商業應用。在此，研究者通過結合靜電紡絲和溶液涂覆技術，制備了聚酰胺-胺樹枝狀大分子（PAMAM）功能化的氮摻雜碳納米纖維（PAMAM@N-CNFs）的三維結構。采用Li2S6正極電解質制備了獨立式PAMAM@N-CNFs膜，用于鋰多硫化物電池。PAMAM@N-CNFs對多硫化物有較強的物理化學吸附，有效地降低了電化學極化。Li2S6陰極浸漬PAMAM@N-CNFs電極（硫負載：4.74 mg）在0.2 C時顯示出998 mAh g-1的高首次放電容量，在300次循環后穩定在783 mAh g-1，其循環性能優于N-CNFs/Li2S6電極。在7.11 mg的高硫負載量下，可獲得5.77 mAh的出色初始容量（在0.2 C下400個循環中，容量保持率為71.2％）。經PAMAM修飾的帶有官能團的N-CNFs有望與高硫負載電極進行組裝，該電極在鋰硫電池中具有優異的電化學性能。
圖1.PAMAN@N-CNFs/Li2S6電極的制備示意圖
圖2.（a）N-CNFs和PAMAM@N-CNFs的X-射線衍射圖、（b）拉曼光譜和（c）FT-IR光譜；（d）N-CNFs和PAMAM@N-CNFs的XPS全掃描光譜；（e）高分辨率C1s光譜和（f）N1s光譜；（g）PAMAM@N-CNFs的N2吸附/解吸等溫線（插圖為孔徑分布）；（h）PAMAM@N-CNFs的SEM和（i）TEM圖像；（j）PAMAM@N-CNFs的HRTEM圖像和（k）對應映射圖像
圖3.6小時后N-CNFs和PAMAM@N-CNFs吸附Li2S6溶液的紫外-可見吸收光譜和數字圖像（插圖）
圖4.（a）相應電極的CV曲線；（b）在0.2 C時的相應恒電流放電曲線和（c）在0.2 C時相應電極（硫負載：4.74 mg）的循環性能；（d）帶有相應電極的電池在0.1和1 C之間的速率性能；（e）PAMAM@N-CNFs/Li2S6電極（高硫負載量為7.11 mg）在0.2 C下的循環穩定性
圖5.（a）和（b）的CV圖：不同掃描速率下，相應的電極基Li-S電池；（c）陽極氧化過程（Ia：Li2S2/Li2S→Li2S8）和（d）陰極還原過程（Ib：Li2Sx→Li2S2/Li2S；4≤x≤8）的CV峰值電流與掃描速率平方根的關系。Li2S8在1.98 V下在（e）N-CNFs電極和（f）PAMAM@N-CNFs電極上的恒電位放電曲線
圖6.（a）循環后PAMAM@N-CNFs的SEM圖像；（b）XPS全掃描光譜和（c）高分辨率S2p光譜；經過循環的PAMAM@N-CNFs在不同電子輻照時間下的TEM圖像：（d）0s，（e）10s和（f）15s；（g）循環后PAMAM@N-CNFs的相應元素圖
