锂硫电池(LSBs)因其具有更高的理论比容量以及理论能量密度(1675 m Ah g~(-1),2600Wh kg~(-1)),已成为最有希望的下一代电池候选产品之一。但是,由于反应物和放电产物低的电导率,中间相多硫化物(LIPSs)所引起的“穿梭效应”和锂枝晶等缺陷,导致其活性物质利用率低、转化动力学缓慢、循环寿命低,阻碍了LSBs的商业化。为了解决以上问题,本论文报导了以普鲁士蓝类似物(PBA)为前驱体材料,基于三维储硫载体的结构设计和隔膜改性策略,深入探讨其对电化学性能的影响,主要研究内容及结果如下:(1)通过一步沉淀法以及原位的包覆法制备了镍复合的锰普鲁士蓝类似物包覆聚吡咯的复合硫电极材料(3-Mn Ni-PBA@S@PPy),研究其作为正极对LSBs电化学性能的影响。结果发现,在0.1 C的电流密度下放出1285 m Ah g~(-1)高的初始容量,在0biopolymer extraction.5 C高的电流密度条件下和500圈的长循环过程中,衰减率仅为0.07%每圈。这归因于镍的复合调控了Mn-N6键的微电子结构,提高了3-Mn Ni-PBA@S@PPy的结构稳定性Cobimetinib溶解度,导电聚合物的包覆增加了材料的导电性,多金属的协同作用提供了更多的吸附位点,化学吸附和PPy的物理屏障能更好selleck产品的吸附LIPSs,并选择性的改善LIPSs转化的动力学。(2)利用端基导向的自组装策略制备逐层堆叠的MXene和普鲁士蓝类似物PBA异质结构(MXene@PBA),作为硫载体研究其对LSBs电化学的影响。结果表明,MXene@PBA@S正极材料作为LSBs正极,在0.1 C下的初始容量为1220 m Ah g~(-1),在0.5 C下,循环500圈仍能保持582.9 m Ah g~(-1),衰减率仅为每圈0.31%,并在3.0 mg cm~(-2)的高负载硫和贫电解液情况下,放出3.4 m Ah cm~(-2)的面积比容量。这是由于PBA协同MXene复合材料表现出强的LIPSs吸附能力,并能双向的加速液相LIPSs到固相多硫化物的转化。(3)通过软模板法,离子交换法和热解法合成了阳离子双活性位点三维蛋黄结构氧化物复合界面材料(3DCS-FMO@C),改性商业隔膜。深入探索隔膜改性策略对电化学性能的影响。结果表明,在0.1 C下放出1530 m Ah g~(-1)超高的初始容量,以及在0.5 C下循环1000圈0.029%超低的衰减速率,即使在高负载硫(7.3 mg cm~(-2))和贫电解液(6 u L mg~(-1))的情况下,0.1 m A cm~(-2)电流密度下达到8.7 m Ah cm~(-2)高的面积比容量。分析表明:3DCS-FMO@C中的Mn~(2+)(八面体)与Fe~(2+)(八面体)双位点协同吸附LIPSs,并有效调节中间液相LIPSs与固相硫化锂的双向转化动力学,降低其反应的能量势垒。同时,具有高机械稳定性和不降低离子扩散的3DCS-FMO@C改性隔膜还具有亲锂的特性,使其能够均一化锂离子流,从而抑制负极锂枝晶的生长。