【摘 要】
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电动汽车和大规模储能系统的快速发展促进了兼具高能量密度和低成本的新型电池更新。锂硫电池因其高能量密度(2600 Wh kg-1)引起了科研工作者的广泛关注。但在锂硫电池实际应用过程中,硫电极固有的一些弊端严重限制了其发展,这包括硫在室温下的极差导电性、充放电反应中间产物多硫化锂的穿梭效应和硫充放电产物密度相差过大等问题。氧化亚钴（CoO）作为一种极性添加剂兼具成本低廉、制备简单、吸附能力强等优势,
【基金项目】
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河北省青年拔尖人才项目； 国家教育部春晖计划项目（Z2017010）；
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电动汽车和大规模储能系统的快速发展促进了兼具高能量密度和低成本的新型电池更新。锂硫电池因其高能量密度(2600 Wh kg-1)引起了科研工作者的广泛关注。但在锂硫电池实际应用过程中,硫电极固有的一些弊端严重限制了其发展,这包括硫在室温下的极差导电性、充放电反应中间产物多硫化锂的穿梭效应和硫充放电产物密度相差过大等问题。氧化亚钴（CoO）作为一种极性添加剂兼具成本低廉、制备简单、吸附能力强等优势,是一种非常有潜力的硫载体材料,但是其实际应用仍然受限于导电性不足和易团聚的缺陷。为了解决CoO在应用过程中导电性不足和易团聚的缺陷,本文采用碳纳米管（CNTs）和还原氧化石墨烯（r GO）两种材料分别负载CoO纳米颗粒用作锂硫电池的硫载体,再将其与单质硫进行复合制得S-CoO/CNTs和S-CoO/Hr GO两种锂硫电池正极材料,并对S-CoO/CNTs和S-CoO/Hr GO复合材料的微观形貌、物理性质和电化学性能进行研究,详细探究了复合材料的充放电反应机理,为后续锂硫电池的研究和应用提供理论和实验依据。（1）通过喷雾干燥法和后续的煅烧处理制备得到CoO/CNTs三维多孔材料,随后再利用熔融扩散法将其与硫复合,制得S-CoO/CNTs复合材料,探讨了CoO含量对S-CoO/CNTs复合材料微观形貌、物理性质和电化学性能的影响。结果表明,随着CoO含量增加,电化学性能先上升后下降。当前驱体溶液中Co2+摩尔浓度为3×10-3m M时,制得的S-CoO/CNTs-M正极电化学性能表现最优。其在0.2 C测试条件下表现出1345 m Ah g-1的高初始放电比容量,经过100圈循环之后,仍然能保持1119 m Ah g-1的放电比容量。（2）通过喷雾干燥法和高温煅烧制得CoO/Hr GO三维中空多孔还原氧化石墨烯微球和非中空结构的CoO/r GO材料,随后再利用熔融扩散法将其与硫复合,制得S-CoO/Hr GO和S-CoO/r GO复合材料并探究了其微观形貌、物理性质和电化学性能的差异。结果表明,具有中空结构的CoO/Hr GO较非中空的CoO/r GO在与S复合后表现出更优异的电化学性能。S-CoO/Hr GO在0.2 C的测试条件下表现出1435 m Ah g-1的首圈放电比容量,在经过150圈循环后仍能保持1010 m Ah g-1的可逆放电比容量。
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