【摘 要】
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水系锌离子电池因具有低成本、高安全性、高能量密度的优势,有望应用于规模储能领域。开发新型高容量和高循环稳定性的正极有利于提高锌离子电池的能量密度和使用寿命。硫（S）作为一种低成本环境友好的元素,具有1675 m Ah g-1的理论比容量,与锌（Zn）搭配具有1.04 V的理论电压和577 Wh kg-1(2360 Wh L-1)的能量密度。但导电性差和体积膨胀问题使S正极的电化学性能不佳。针对上述
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水系锌离子电池因具有低成本、高安全性、高能量密度的优势,有望应用于规模储能领域。开发新型高容量和高循环稳定性的正极有利于提高锌离子电池的能量密度和使用寿命。硫（S）作为一种低成本环境友好的元素,具有1675 m Ah g-1的理论比容量,与锌（Zn）搭配具有1.04 V的理论电压和577 Wh kg-1(2360 Wh L-1)的能量密度。但导电性差和体积膨胀问题使S正极的电化学性能不佳。针对上述问题,本论文提出了表面包覆、纳米化和引入氧化还原介质（RM）的改性策略,显著改善了锌硫（Zn-S）电池的电化学性能。主要包括以下两部分:（1）提出将硫化锌（Zn S）作为水系锌离子电池正极材料来避免体积膨胀;通过亚硒酸（H2Se O3）与Zn S的反应将表面的Zn S转化为Zn Se,提高了正极导电性;在电解液中引入氧化还原介质碘离子（I-）,将Zn S的氧化过程转化为Zn S和I3-的化学反应,将充电电压降低到1.35 V。Zn Se包覆的Zn S（Zn S@Zn Se）具有0.62 V的放电电压和603.5 m Ah g-1的放电比容量,能量密度为335.8 Wh kg-1。（2）氧化还原介质和Zn Se包覆提升了能量密度,但仍面临着容量快速衰减和倍率性能差的问题。针对上述问题,设计制备了一种碳包覆纳米Zn S的分级结构（Zn S@CF）正极材料。相较于微米级颗粒,尺寸在80～120纳米的Zn S具有更高的反应活性,碳层将纳米Zn S颗粒包覆并连接在一起形成纤维状二次颗粒,一方面提供了电子快速传输的路径,另一方面限制了活性物质的溶出。同时,将二硫甲脒碘化物（TUI）作为电解液添加剂,利用二硫甲脒阳离子与I3-的配位来限制其迁移。Zn S@CF在2 A g-1的电流密度下可稳定循环300周,在5 A g-1时的比容量达到197m Ah g-1,显示了较好的循环稳定性和倍率性能。
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