楊昆鵬，萬(wàn)亞萌，嚴(yán)俊俊，何海霞，李濤，任保增

(鄭州大學(xué) 化工與能源學(xué)院，河南 鄭州 450001)

鋰硫電池能夠提供2 600 Wh/kg的高能量密度和較高的理論比容量(1 675 mAh/g)，這使其成為二次電池中研究的熱點(diǎn)[1-6]。目前，鋰硫電池要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化還需解決以下問(wèn)題：(1)硫和硫的還原產(chǎn)物(Li2S2和Li2S)在室溫下電子絕緣，導(dǎo)致原料硫的利用率低，實(shí)際容量低；(2)硫正極與鋰負(fù)極之間的高溶解性使得長(zhǎng)鏈多硫化物在電解液中大量溶解導(dǎo)致穿梭效應(yīng)，電池容量衰減快，庫(kù)倫效率低；(3)正極的硫在充放電過(guò)程中存在明顯的體積膨脹，膨脹率高達(dá)80%，導(dǎo)致鋰硫電池循環(huán)性能差[7]。為解決上述問(wèn)題，科研人員進(jìn)行了大量研究，例如，鋰陽(yáng)極保護(hù)[8]、新型粘結(jié)劑的開(kāi)發(fā)[9]、優(yōu)化電解液[10]、硫正極層間制備[11-12]以及S/C正極復(fù)合材料[13-40]。而這其中構(gòu)造S/C正極復(fù)合材料被認(rèn)為是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法，一方面碳材料提供一個(gè)導(dǎo)電骨架來(lái)負(fù)載硫并使其與導(dǎo)電體接觸；另一方面，范德華力對(duì)宿主的物理吸附在一定程度上減少了多硫化物的溶解，改善了穿梭效應(yīng)[21]。碳材料還具有良好的導(dǎo)電性能、豐富的活性位點(diǎn)、穩(wěn)定的化學(xué)性能和力學(xué)性能，這也是碳材料能用作鋰硫電池正極材料的潛在優(yōu)勢(shì)。

碳的物理吸附在一定程度上抑制了多硫化物的溶解，但是單靠碳材料吸附多硫化物效果并不理想，可以通過(guò)異質(zhì)原子摻雜來(lái)進(jìn)一步減少硫化物的穿梭效應(yīng)。一方面，在碳材料中引入金屬納米粒子不僅能固定硫，還能促進(jìn)硫化物的氧化還原反應(yīng)，采用TiO2[13]、SiO2[14]、MnO2[15]、SnO2[20]可以與多硫化鋰形成強(qiáng)烈的化學(xué)鍵，削弱其穿梭效應(yīng)。另一方面，氮、磷、硫、硼等雜原子摻雜可以改變碳表面的局部結(jié)合環(huán)境和電子分布，從而進(jìn)一步促進(jìn)電子電導(dǎo)率和電化學(xué)反應(yīng)[30-35]。通過(guò)這些異質(zhì)原子的摻雜，鋰硫電池的循環(huán)性能得到顯著改善。

1 碳材料

1.1 碳納米纖維

納米纖維是直徑小于1 000 nm而長(zhǎng)度較大的線狀材料，具有優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的導(dǎo)電性能和無(wú)粘結(jié)性能，將其制成的多孔碳納米纖維具有高電導(dǎo)率、高比表面積、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、超輕等特點(diǎn)，而且多孔碳納米纖維很容易形成三維連續(xù)的傳導(dǎo)通路，加速電子傳遞，縮短電荷轉(zhuǎn)移距離[16-18]。Wu等[16]通過(guò)共軸電紡法制備了中空微孔碳納米纖維(MhMpCFs)，在0.1 C倍率下該材料經(jīng)多次激活后最大可逆容量為815 mAh/g，經(jīng)歷70次循環(huán)后可逆容量為715 mAh/g，為初始容量的88%。Yao等[17]采用靜電紡絲法合成了ZIF-8/ZnBr2/PAN復(fù)合納米纖維，將ZnBr2顆粒和聚丙烯腈在DMF溶液中攪拌均勻制備ZnBr2/PAN納米纖維，隨后將ZnBr2/PAN納米纖維浸漬于2-甲基咪唑和甲醇混合溶液中得到ZIF-8/ZnBr2/PAN納米纖維，最后在惰性環(huán)境下900 ℃碳化2 h制成材料NMCNFs。 NMCNF/S材料的硫含量為43.6%，在0.1 C倍率下500個(gè)循環(huán)之后容量高達(dá)636 mAh/g，且?guī)靷愋式咏?00%。與Wu的研究結(jié)果相比，Yao的碳納米纖維初始容量高，循環(huán)性能和庫(kù)倫效率也得到提高， ZnBr2摻雜的多孔碳使得鋰硫電池的性能得到極大提升。Liang等[18]用靜電紡絲法以聚乙烯吡咯烷酮為含氮前驅(qū)體制備了蜂窩狀多孔結(jié)構(gòu)的氮摻雜納米纖維。在0.5 C倍率下C-25材料的最高可逆放電容量為1 093.9 mAh/g，循環(huán)300個(gè)周期后仍有很高的容量保留，約為76%，該材料經(jīng)過(guò)酸化處理后，在0.5 C倍率下循環(huán)300次的容量衰減率僅為0.027%。

1.2 碳納米管

碳納米管是碳原子六邊形排列構(gòu)成的數(shù)層到數(shù)十層的圓管，其具有重量輕、導(dǎo)電性高和長(zhǎng)程導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，可作為理想的載硫體。Ma等[19]制備摻雜氧化鋁的氧化鋅涂層的碳納米管材料(AZO@S/CNT)，硫的加載量為1.38 mg/cm2，在335 mA/(g·s)電流密度下，AZO@S/CNT初始放電能力為1 100 mAh/g，循環(huán)200個(gè)周期后的可逆容量高達(dá)700 mAh/g，庫(kù)倫效率為99.5%，ZnO有明顯的降低S轉(zhuǎn)運(yùn)和穩(wěn)定容量的作用，Al2O3摻雜可提高陰極的導(dǎo)電性，進(jìn)一步提高循環(huán)性能。Liu等[20]把SnO2摻雜在氧化石墨烯和碳納米管上制備了SnO2@rGO/CNT/S復(fù)合材料，在0.1 C倍率下的初始放電容量為1 205 mAh/g，50個(gè)周期后仍有958.6 mAh/g的容量，其平均衰減量約為0.4%。Chen等[21]介紹了一種N-H-CNT/S復(fù)合位點(diǎn)的制備方法。首先，在碳納米管上進(jìn)行受控空氣刻蝕合成0-H-CNTs；然后用尿素進(jìn)行水熱處理，用熔融擴(kuò)散法制備了C/S復(fù)合材料，硫含量高達(dá)72%，N-H-CNT中N的含量隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，而其中占主導(dǎo)地位的吡咯N(43.6%)是富電子供體，并通過(guò)Lewis酸在反應(yīng)中與帶正電荷的鋰離子強(qiáng)烈結(jié)合，從而有效的抑制多硫化物的穿梭。由于特殊的多孔結(jié)構(gòu)和有效的N摻雜共同作用，硫納米管材料具有良好的潤(rùn)濕性和包封性，在0.2 C倍率下，N-H-CNT/S的初始電荷容量為1 205 mAh/g， 500次循環(huán)后可逆容量為750 mAh/g，容量衰減率僅為每周0.07%，且在4 C倍率下可逆容量高達(dá)560 mAh/g。Yu等[22]研究的碳納米管材料在0.1 C倍率下的首次放電容量為1 353 mAh/g，100次循環(huán)之后還有780 mAh/g的高可逆容量，每周的容量衰減低至0.041%。

1.3 氧化石墨烯

氧化石墨烯是石墨烯經(jīng)氧化得到的產(chǎn)物，有豐富的含氧官能團(tuán)，性質(zhì)較石墨烯活潑，具有杰出的導(dǎo)電性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，而且氧化石墨烯很容易被修飾以增強(qiáng)它的性能[23-26]。Xie等[23]采用改進(jìn)的Hummers方法合成了氧化石墨烯并制備了S/C復(fù)合材料(BGA/S)。在2 C倍率下，BGA/S的初始放電容量為882 mAh/g，循環(huán)200個(gè)周期后有601 mAh/g的高可逆容量，且?guī)靷愋式咏?00%。Kang等[24]用天然鱗片石墨在酸性條件下經(jīng)氧化處理后，以EDA為氮源，水熱法制備了氮摻雜氧化石墨烯(NGA)，共熱熔融法制備了S/C復(fù)合材料NGA/S。該材料在0.1 C倍率下初始容量為1 258 mAh/g，經(jīng)歷75個(gè)循環(huán)后保持了1 077 mAh/g的可逆容量，容量保留約為86%。Zhou等[25]制備的3D氮硫共摻雜石墨烯海綿電極為高硫負(fù)載提供了足夠的空間(S負(fù)載量為4.6 mg/m2)，便于電荷的快速轉(zhuǎn)移和多硫化物離子的固定，并根據(jù)第一性原理計(jì)算出多硫化物與摻雜氮硫位點(diǎn)具有較強(qiáng)的結(jié)合能。在0.5 C倍率下，該材料的首次放電容量為912 mAh/g， 500個(gè)循環(huán)周期后有550 mAh/g可逆容量，有63%的容量保留。Lin等[26]制備的三維海綿狀氧化石墨烯在1.5 A/g電流密度下初始容量為740 mAh/g，500個(gè)循環(huán)后可逆容量為580 mAh/g，有著高達(dá)78.4%的容量保留和0.043%的循環(huán)衰減量。

1.4 多孔碳

多孔碳具有三維連通的孔隙結(jié)構(gòu)、大的比表面積和高孔隙率，有利于增強(qiáng)多硫化物的吸附，調(diào)節(jié)活性物質(zhì)的體積膨脹。碳材料中具有約束效應(yīng)的微孔可以有效的限制硫的體積變化，微孔碳的物理吸附作用可以減緩硫的損失，抑制穿梭效應(yīng)，然而，微孔對(duì)硫的浸漬作用貢獻(xiàn)有限的孔體積，具有大的特殊表面和大孔徑的介孔不僅可以負(fù)載高含量的硫，而且能夠促進(jìn)活性物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)，還有利于電解液的滲透，保證鋰離子與硫的有效界面接觸，也能加速鋰離子的轉(zhuǎn)移，提高其循環(huán)性能。利用層次化孔隙率，以層次化碳為硫載體，可使材料具有高容量和良好的循環(huán)性能，具有廣闊的應(yīng)用前景[27-32]。

自Nazar[27]課題組用CMK-3介孔碳為載體制備鋰硫電池正極材料以來(lái)，模板法制備孔徑可調(diào)的多孔碳成為研究的熱點(diǎn)。Wang等[28]以無(wú)毒蔗糖為碳源，以二氧化硅納米球?yàn)橛材０?，三價(jià)鐵為微孔激活劑，采用簡(jiǎn)單模板法合成三維多孔碳(PCCF)。PCCF的比表面積為1 279.86 m2/g，平均孔徑為3.22 nm，PCCF/S中S的含量高達(dá)84.75%，如此高的硫含量歸功于高的比表面積和高孔隙率。PCCF/S在0.1 C倍率下激活后在1 C倍率下的初始容量為1 003.4 mAh/g，循環(huán)200個(gè)周期后可逆容量為711.2 mAh/g，有著高達(dá)70.88%容量保留。Luo等[29]制備的S/C復(fù)合材料(平均硫負(fù)荷1.68 mg/cm2)在1 C倍率下的初始容量為845 mAh/g，循環(huán)500個(gè)周期后可逆容量為572 mAh/g，僅有每周0.064%容量衰減，有著杰出的長(zhǎng)期循環(huán)能力。

模板法制備的多孔碳多為生物質(zhì)衍生物，而近年來(lái)有很多科研人員用生物質(zhì)做成多孔碳用于鋰硫電池的陰極材料。生物質(zhì)制備多孔碳材料，其來(lái)源豐富、可持續(xù)性高和成本低，且生物質(zhì)中基本都含有雜原子，具有優(yōu)越的導(dǎo)電性，因此，天然生物質(zhì)制備層次化多孔碳材料的低成本合成途徑對(duì)于克服傳統(tǒng)模板法的復(fù)雜性具有很強(qiáng)的可行性[29]。Chen等[30]用天然蓮花胚芽為前驅(qū)體，以硫脲(CN2H4S)作為氮源和硫源，水熱法制備了氮硫共摻雜的碳材料NSHPC。NHSPC在0.05,0.1,0.2,0.5,1 C倍率下的最大容量為1 501,1 453,1 367,1 283,1 201 mAh/g，當(dāng)倍率回到0.1 C時(shí)，仍保持1 427 mAh/g的高排放能力，顯示了非常好的循環(huán)穩(wěn)定性和電化學(xué)可逆性。在0.5 C倍率下恒電流充放電，循環(huán)300個(gè)周期后，放電能力達(dá)952 mAh/g，容量保留為74%，容量衰減為每個(gè)周期0.08%。結(jié)果表明，摻雜硫不僅能顯著提高硫的利用率，還能有效抑制多硫化物的穿梭效應(yīng)。Chen等[31]用豆腐渣碳化活化處理制備的新型蜂窩狀氮氧雙摻雜多孔碳(NOPC)擁有高達(dá)2 690.3 m2/g高比表面積和1.34 cm3/g的高孔容，平均孔徑2.01 nm，S含量為64.5%。在1 C倍率下初始容量為725.7 mAh/g，循環(huán)600個(gè)周期后容量為435.7 mAh/g，庫(kù)倫效率97.9%，衰減率為0.063%，有很好的循環(huán)性能。Xiang等[32]用ZnCl2和FeCl3活化石墨化天然蠶絲做的氮摻雜納米多孔碳在2 C倍率下初始容量519 mAh/g，循環(huán)300個(gè)周期后可逆容量仍有385 mAh/g，在較高的電流密度下表現(xiàn)出不錯(cuò)的循環(huán)能力。還有一些其它生物質(zhì)材料做鋰硫電池正極材料時(shí)的性能，見(jiàn)表1，這些材料都展示了優(yōu)異的性能。

表1 不同生物質(zhì)用作鋰硫電池正極碳材料容量對(duì)比Table 1 Comparison of different biomass used as anode carbon materials for lithium sulfur batteries

2 碳材料的改性

2.1 非金屬類摻雜

碳材料中摻雜非金屬元素N、O、P、S、B、F等可以吸附多硫化物抑制穿梭效應(yīng)，其中以氮摻雜效果最為明顯。氮摻雜可以改變鄰近碳原子的電荷狀態(tài)，使摻雜后的碳材料具有更強(qiáng)的化學(xué)吸附能力，這種化學(xué)吸附能力通常比多孔碳的物理吸附能力更強(qiáng)，因?yàn)樗ㄟ^(guò)多硫化物和氮之間的強(qiáng)配位相互作用或化學(xué)結(jié)合來(lái)固定多硫化物[18]。根據(jù)氮原子與碳原子的成鍵方式不同可以將氮原子分為三類：吡啶氮、吡咯氮和石墨氮，其中吡啶氮可以通過(guò)有效的錨定可溶性聚硫化鋰，以足夠的鍵能強(qiáng)烈吸引聚硫化鋰，因此其對(duì)多硫化鋰的吸附性能最強(qiáng)，吡咯氮次之，石墨氮最弱[41]，可以設(shè)法在碳材料中摻雜吡啶氮來(lái)有效抑制多硫化鋰的溶解。Kang等[24]以乙二胺為氮源制備的碳材料在0.1 C倍率下經(jīng)歷75個(gè)循環(huán)后的可逆容量為1 077 mAh/g，而不含氮的碳材料相同條件下的可逆容量只有658 mAh/g。Liang等[18]制備碳納米纖維時(shí)發(fā)現(xiàn)吡啶N的含量隨著聚四氟乙烯乳液含量的增加而逐漸降低，F(xiàn)原子的引入阻礙了吡啶N的形成，但引入的F原子影響了原有碳材料的電子結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了新的活性位點(diǎn)，對(duì)提高碳材料的電化學(xué)性能非常有利。

其他元素如O、P、B、S等原子也在摻雜中表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。Xie等[23]分別在氧化石墨烯上摻雜了B原子(BGA)和N原子(NGA)，在0.2 C倍率下，BGA和NGA的初始容量分別為1 290 mAh/g和1 228 mAh/g,循環(huán)100個(gè)周期后的容量分別為994 mAh/g和572 mAh/g，未經(jīng)摻雜的氧化石墨烯(GA)的初始容量和循環(huán)性能較他們差得多，因?yàn)榕饟诫s是正極化的，可以在碳骨架表面化學(xué)吸附負(fù)電荷，摻雜了硼的石墨烯材料具有明顯的吸附和穩(wěn)定鋰中多硫化物的能力。

利用每種元素的特點(diǎn)，可以進(jìn)行雙原子摻雜和多原子摻雜。Chen等[30]以硫脲為氮源和硫源經(jīng)水熱法制備的碳材料與硫復(fù)合后在0.5 C倍率下循環(huán)300個(gè)周期后的可逆容量為952 mAh/g，而不含氮和硫的碳材料在相同條件下循環(huán)300個(gè)周期后只有707 mAh/g的可逆容量，這是因?yàn)榈螂p摻雜使得碳材料表面的電子呈不對(duì)稱分布(摻雜的氮原子帶負(fù)電，摻雜的硫原子帶正電)，其對(duì)電解液中的多硫化物的吸附能力更強(qiáng)。Cai等[40]制備的N、P共摻雜材料在0.5 C倍率下循環(huán)300個(gè)周期后有542 mAh/g的高可逆容量，碳材料中摻雜的N和P之間能產(chǎn)生協(xié)同作用來(lái)共同抑制鋰硫電池的穿梭效應(yīng)，改善其循環(huán)性能。

2.2 碳與金屬化合物復(fù)合材料

2.2.1 金屬氧化物 金屬氧化物由金屬陽(yáng)離子和陰離子O2-組成，表面存在大量的極性位點(diǎn)，可有效地吸附多硫化物。常見(jiàn)的金屬氧化物有TiO2、TiO、Ti4O7、MnO2、Mn3O4、SnO2、Al2O3、ZnO、ZrO等。

二氧化鈦(TiO2)是用于鋰硫電池研究最廣泛的金屬氧化物之一，一方面，純TiO2可以做成介孔空心碳球來(lái)用作負(fù)載硫的基體材料[13]，另一方面，TiO2可以復(fù)合在碳材料上形成復(fù)合材料來(lái)負(fù)載硫[15]，以上兩種方法都能使鋰硫電池的循環(huán)性能得到極大提升。Wang等[12]制備的氧化石墨烯與TiO2復(fù)合材料S@TiO2/GA在0.2 C倍率下初始容量987 mAh/g，循環(huán)500個(gè)周期可逆容量為553 mAh/g，TiO2影響了電極的電化學(xué)反應(yīng)機(jī)制，使其具有較高的電化學(xué)氧化活性和較低的電阻，有利于電極的電化學(xué)性能。Li等[42]制備的鈦氧化物和碳的復(fù)合材料TiO2@C-HS/S和TiO@C-HS/S在0.1 C倍率下初始容量分別為833,1 285 mAh/g，循環(huán)150個(gè)周期后容量保持率分別為71%和76%，這是因?yàn)門(mén)iO2是半導(dǎo)體材料，導(dǎo)電性差是影響材料初始容量和循環(huán)性能的關(guān)鍵因素，而TiO的導(dǎo)電性好，具有更好的促進(jìn)表面反應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移的能力，摻雜TiO對(duì)提升鋰硫電池的循環(huán)性能有更好的效果。Guo等[43]用導(dǎo)電性能良好且又具有強(qiáng)極化性能的Ti4O7復(fù)合在碳納米纖維上，在1 C倍率下經(jīng)歷1 000個(gè)循環(huán)周期后仍有560 mAh/g的高可逆容量，在3 C倍率下初始容量有793 mAh/g，循環(huán)2 500個(gè)周期，每個(gè)周期的容量損失為0.03%且?guī)靷愋始s為99%，這是迄今為止報(bào)道的高電流密度，長(zhǎng)循環(huán)周期下電化學(xué)性能最好的一個(gè)。

Wen等[44]將Mn3O4復(fù)合在碳納米管上制備鋰硫電池正極材料Mn3O4-CNTs/S，在0.2 C倍率下循環(huán)200個(gè)周期后有1 087 mAh/g的可逆容量，而CNTs/S只有779 mAh/g，因?yàn)殄i氧鍵的化學(xué)極性強(qiáng)，有助于限制多硫化物的溶解。Yang等[45]制備的內(nèi)嵌ZnO的碳材料TCS/ZnO在0.2 C倍率下初始容量為1 284 mAh/g，循環(huán)100個(gè)周期后有815 mAh/g，而不含ZnO的TCS在相差不大的初始容量下循環(huán)100個(gè)周期后只有558 mAh/g的可逆容量，ZnO的存在增加了鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性。除了這些氧化物之外，還有很多氧化物都能提升鋰硫電池的循環(huán)穩(wěn)定性，但是隨著金屬氧化物的摻入，鋰硫電池的能量密度也會(huì)相應(yīng)減小，適當(dāng)?shù)募尤虢饘傺趸锏牧磕芎芎玫奶嵘嚵螂姵氐男阅堋?/p>

2.2.3 其他金屬化合物 在鋰硫電池方面應(yīng)用較多的除了金屬氧化物和金屬硫化物外，還有金屬碳化物和金屬氮化物。金屬碳化物有出色的電導(dǎo)率和化學(xué)穩(wěn)定性 ，其中的碳化鈦(TiC)最具代表性，離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵三鍵共存使TiC具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性以及優(yōu)秀的電導(dǎo)率(104S/cm)。Peng等[48]分別把TiO2和TiC復(fù)合在碳材料中并對(duì)其性能作了比較，發(fā)現(xiàn)TiC更有利于多硫化物的相互轉(zhuǎn)化，TiC的導(dǎo)電性使得Li、S在TiC上直接成核，形成更多可用的成核位點(diǎn)，通過(guò)核中Li2S的連續(xù)增長(zhǎng)，碳材料表現(xiàn)出更長(zhǎng)的低電壓平臺(tái)期，有利于鋰硫電池的循環(huán)性能。Fe3C催化活性強(qiáng)、穩(wěn)定性高和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，也常用作碳材料的摻雜物質(zhì)，Chen等[49]在石墨烯上復(fù)合Fe3C在1 A/g的電流密度下初始充電容量為669 mAh/g，循環(huán)800個(gè)周期后可逆容量為610 mAh/g，容量保留率高達(dá) 91.6%，這是因?yàn)榧{米Fe3C可以降低部分固態(tài)電解質(zhì)界面(SEI)膜組分，使得電池的循環(huán)穩(wěn)定性提高。

金屬氮化物是由金屬元素和氮元素形成的化合物，常用于鋰硫電池復(fù)合材料的有TiN、VN等，其中TiN有出色的導(dǎo)電性和化學(xué)穩(wěn)定性。Wang等[50]在多孔碳上復(fù)合了TiN制備了C@TiN-S電極，該電極相比于C-S電極和C@TiO2-S有更好的電化學(xué)性能，在0.2 C倍率下初始容量1 308 mAh/g,循環(huán)100個(gè)周期后仍有884 mAh/g的可逆容量，由于Ti原子和N原子的共同作用，碳材料的循環(huán)性能得到極大提升。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著高能量密度儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求進(jìn)一步提高，安全、低成本、高能量密度的鋰硫電池愈發(fā)成為科研人員研究的熱點(diǎn)。多孔碳具有非常高比表面積、大孔容率和豐富的孔結(jié)構(gòu)，可以為電池反應(yīng)提供大量的活性位點(diǎn)，同時(shí)還能限制反應(yīng)過(guò)程中硫體積膨脹，而氧化石墨烯、碳納米管和碳納米纖維導(dǎo)電性能優(yōu)異，能夠提供高效的離子通道，眾多研究人員把這兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，采用在氧化石墨烯中摻雜多孔碳，在碳納米管和碳納米纖維表面刻蝕孔洞等方法來(lái)提高碳材料的性能。此外，在碳材料中摻雜異質(zhì)原子可以抑制多硫化物溶解，由于金屬原子對(duì)多硫化物的化學(xué)吸附和非金屬原子對(duì)多硫化物的物理吸附作用，可以嘗試將非金屬異質(zhì)原子摻雜和金屬氧化物復(fù)合共同作用在碳材料上以更好的吸附多硫化物，抑制穿梭效應(yīng)。

目前，多孔碳在鋰硫電池的應(yīng)用上已經(jīng)取得一定的成果，為進(jìn)一步推進(jìn)鋰硫電池的商業(yè)化，筆者認(rèn)為可以從以下三方面進(jìn)行研究：(1)深入探究多硫化鋰穿梭機(jī)理，尋找合適的改性材料抑制穿梭效應(yīng)；(2)尋找新的天然的生物質(zhì)原料，天然的生物質(zhì)原料一般比人工合成的碳材料有更好的孔徑分布且多含有異質(zhì)原子；(3)設(shè)計(jì)出微介孔相結(jié)合的碳材料，微孔儲(chǔ)存硫，介孔提供硫以及多硫化物離子運(yùn)輸?shù)耐ǖ?。因此，設(shè)計(jì)出微介孔相結(jié)合、各種異質(zhì)原子雙摻雜或者多摻雜、性能優(yōu)良的碳材料仍是目前及未來(lái)工作研究的重點(diǎn)。