DOI: 10.1021/acsaem.2c00585

硫化聚丙烯腈（SPAN）是一种很有前途的锂硫（Li-S）电池正极材料，其有机骨架上均匀分布的短链硫基团可有效避免多硫化锂的溶解，使其具备高比容量和长期循环稳定性。然而，SPAN正极的实际电池性能受到其较差的离子和电子可及性的极大限制。在这项工作中，研究者通过静电纺丝方法制备了一个包含市售低成本科琴黑（KB）的Se0.05S0.95PAN纳米纤维三维（3D）网络，表示为ES-KBS@Se0.05S0.95PAN。这种独特的3D纳米纤维结构有利于锂离子和电子的传输，并适应锂硫电池在锂化/脱锂过程中的体积膨胀，从而极大地提高硫利用率、倍率性能和长期循环性能。ES-KBS@Se0.05S0.95PAN在0.1C下显示出1491mAh/g的超高可逆容量，在5C下的可逆容量高达1130mAh/g，并且在1C下循环500次后保持为1224mAh/g，对应于容量保持率为96.4%。总体而言，这项工作为制备适用于锂硫电池的硫正极提供了一种简便的策略。

图1.ES-KBS@Se0.05S0.95PAN复合材料的制备示意图。

图2.（a,b）ES-Se0.05S0.95PAN和ES-KBS@Se0.05S0.95PAN复合材料的SEM图像。（c,d）ES-KBS@Se0.05S0.95PAN复合材料的TEM图像和相应的EDS元素映射图像。

图3.（a）Se0.05S0.95、PAN、ES-Se0.05S0.95PAN和ES-KBS@Se0.05S0.95PAN的XRD图谱；（b）ES-Se0.05S0.95PAN和ES-KBS@Se0.05S0.95PAN复合材料的拉曼光谱；ES-KBS@Se0.05S0.95PAN复合材料中（c）C1s以及（d）S2p和Se3p的XPS光谱。

图4.（a）ES-KBS@Se0.05S0.95PAN和ES-Se0.05S0.95PAN在0.5C下的循环性能；（b,c）ES-KBS@Se0.05S0.95PAN和ES-Se0.05S0.95PAN在不同循环下对应的充放电曲线；（d）ES-KBS@Se0.05S0.95PAN在不同倍率下的倍率性能；（e）ES-KBS@Se0.05S0.95PAN在1C和2C下的长期循环性能。

图5.（a）ES-KBS@Se0.05S0.95PAN和ES-Se0.05S0.95PAN正极在0.1mV/s下的CV曲线，（b）过电位，（c）Li+扩散系数，（d）GITT充放电曲线，以及（e）在放电和（f）充电过程中的反应电阻比较。

图6.（a,b）ES-KBS@Se0.05S0.95PAN循环前以及在2C下循环1000次后的SEM平面形态图像。（c,d）ES-KBS@Se0.05S0.95PAN循环前以及在2C下循环1000次后的SEM横截面图像。