Li-S電池實際應用的主要挑戰在于，在高硫負荷下突破緩慢的動力學障礙和硫正極的多硫化物穿梭，以在延長的充放電循環中連續高硫利用率方面，存在很大的困難。在這里，我們證明，通過簡單的球磨工藝，可以通過化學氣相沉積（CVD）將大量的硫有效地摻入高質量石墨烯的三維（3D）網絡中。雖然高質量的石墨烯網絡提供了連續且持久的通道以實現鋰離子和電子的有效傳輸，但通過球磨的合金化作用進行的原位硫摻雜促進了與整個硫物質的親和性，從而防止了硫的損失，以及高活性位點推動了硫在循環中的氧化還原反應。這導致了顯著的倍率性能和出色的循環穩定性，以及在非常高的硫質量負載下具有較大的面容量。
Figure 1. （a）示意圖；（b）CNFs，（c）CNFs上的VG和（d）SG/S的SEM圖像。
Figure 2. SG/S的TEM：（a,b）明場圖像；（c）高角度環形暗場圖像；（d）HRTEM圖像；（e）CNFs和SG/S上VG的拉曼光譜；（f）CNFs和SG/S上VG的C 1s光譜。
Figure 3. （a）倍率性能測試后，VG/S和SG/S正極在0.1 C至5 C的不同電流密度下放電和充電曲線，以及在0.5 C時的容量變化；（b）比較VG/S和SG/S正極在0.2 C時的恒電流充/放電曲線，以及（c）0.2 C下放電/充電后，VG/S和SG/S的相應時間-電壓曲線（V-t）。
Figure 4. （a）SG/S在不同充放電深度的EIS；在恒定的過電勢下，VG/S和SG/S的計時電流曲線：（b）-50 mV，放電深度為50％；（c）50 mV，充電深度為50％；VG/S和SG/S的線性極化曲線：（d）放電深度為50％，（e）充電深度為50％。
Figure 5. （a）SG/S在0.1 C和0.2 C速率下的循環性能，硫的質量負載為4 mg cm
-2；（b）SG/S在0.2 C下的循環性能，硫質量負荷為8 mg cm
-2。
相關研究成果于2020年由鄭州大學Peng Zhang和Guosheng Shao課題組，發表在Journal of Energy Chemistry（doi.org/10.1016/j.jechem.2020.01.033）上。原文：In situ sulfur-doped graphene network as efficient metal-free electrocatalyst for polysulfides redox reactions in lithium-sulfur batteries。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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