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电纺纳米纤维应用于锂硫电池的研究进展
摘要
锂硫电池因其高能量密度、低成本和环境友好等优势，被广泛研究作为下一代高性能电池。然而，锂硫电池在实际应用中还存在着一些问题，如硫正极活性物质的低电导率、锂枝晶形成、硫化锂的溶解等。电纺纳米纤维作为一种无机/有机纳米复合材料，具有高比表面积、多孔结构和良好的机械和电化学稳定性。这篇论文综述了电纺纳米纤维在锂硫电池中的应用研究进展，包括电纺纳米纤维作为硫载体和电解质添加剂的应用、电纺纳米纤维制备锂硫电极的方法和电纺纳米纤维改善锂硫电池性能的机制等。研究结果表明，电纺纳米纤维具有很大的潜力用于改善锂硫电池的性能并推动其商业化。
关键词：电纺纳米纤维，锂硫电池，硫载体，电解质添加剂，电化学性能
引言
锂硫电池作为一种具有高能量密度、低成本和环境友好等优势的新型储能装置，被广泛研究作为下一代高性能电池。然而，锂硫电池在实际应用中还存在一些问题限制了其商业化进程。提高硫正极活性物质的电导率、减小硫化锂的溶解以及抑制锂枝晶的形成是目前研究的重点和难点。
电纺纳米纤维是一种通过电纺法制备的具有纳米米级尺寸的连续纤维。由于其高比表面积、多孔结构和良好的机械和电化学稳定性，电纺纳米纤维被广泛应用于纳米材料、传感器、催化剂和能源储存等领域。在锂硫电池中，电纺纳米纤维不仅可以用作硫载体和电解质添加剂，还可以用于制备锂硫电极和改善电池的电化学性能。
本文综述了电纺纳米纤维在锂硫电池中的应用研究进展，并重点介绍了电纺纳米纤维作为硫载体和电解质添加剂以及电纺纳米纤维制备锂硫电极的方法和电纺纳米纤维改善锂硫电池性能的机制。
锂硫电池中电纺纳米纤维的应用
1. 电纺纳米纤维作为硫载体
硫在锂硫电池中作为电极材料的储能载体，并且硫的负极材料具有高比容量和高反应活性。然而，硫正极材料的低电导率和溶解度限制了锂硫电池的循环稳定性。电纺纳米纤维提供了一种载体材料，可以有效地固定硫，并提高锂硫电池的性能。通过控制电纺纺丝参数和电解液成分等条件，可以制备出具有高比表面积、多孔结构和高硫负载量的电纺纳米纤维。这些纤维能够提供更多的活性反应区域，并防止硫的溶解和析出。实验表明，采用电纺纳米纤维作为硫载体的锂硫电池具有更好的循环稳定性和倍率性能。
2. 电纺纳米纤维作为电解质添加剂
电解质是锂硫电池中不可或缺的组成部分，负责提供离子传输的通道。然而，传统的有机电解质在锂硫电池中容易发生成膜、溶胀和电解液耗尽等问题，导致电池的性能下降。电纺纳米纤维作为一种电解质添加剂，可以增加电解液的粘度，阻止溶剂的蒸发和锂枝晶的形成，并提高电池的安全性和循环寿命。电纺纳米纤维可以在电极与电解液之间形成连续的纳米级孔道，增加离子的扩散速率，并且具有与锂离子交换的能力。因此，将电纺纳米纤维添加到电解液中可以提高锂硫电池的离子传输性能和循环稳定性。
3. 电纺纳米纤维制备锂硫电极
电纺纳米纤维在制备锂硫电极方面也具有很大的潜力。电纺技术可以制备具有高比表面积、多孔结构和导电性能的锂硫电极。通过控制电纺纺丝参数和纤维组合物的成分，可以实现纤维架构的可控调控，并改变锂硫电极的结构和性能。实验结果表明，电纺纳米纤维制备的锂硫电极具有高比容量、优良的循环稳定性和快速的电化学反应动力学。
机制研究
目前，电纺纳米纤维在锂硫电池中改善性能的机制还不完全清楚，但已经有一些研究证明了其可能的影响机制。首先，电纺纳米纤维提供了具有高比表面积和多孔结构的硫载体，可以增加硫的活性反应区域并阻止溶解和析出现象。其次，电纺纳米纤维作为电解质添加剂，能够增加电解液的粘度和锂离子的扩散速率，从而改善电池的离子传输性能。此外，电纺纳米纤维在制备锂硫电极中的应用还可以调控纤维架构和电极的结构，优化电极的性能。
结论
电纺纳米纤维作为一种有机/无机纳米复合材料，具有很大的潜力用于改善锂硫电池的性能。本文综述了电纺纳米纤维在锂硫电池中的应用研究进展，并重点介绍了其作为硫载体和电解质添加剂的应用、制备锂硫电极的方法以及改善性能的机制。电纺纳米纤维可以有效固定硫、增加电解液的粘度和离子传输速率，并且可以制备具有高比表面积和多孔结构的锂硫电极。未来的研究应该集中在对电纺纳米纤维在锂硫电池中的影响机制进行深入的研究，并解决其在大规模生产中的挑战，促进锂硫电池的商业化进程。
参考文献：
[1] Manthiram A, Fu Y, Chung S, et al. Rechargeable Lithium–Sulfur Batteries[J]. Chemical Reviews, 2014, 114(23): 11751–11787.
[2] Ji X, Lee K T, Nazar L F. A highly ordered nanostructured carbon–sulphur cathode for lithium–sulphur batteries[J]. Nat Mater, 2009, 8(6): 500–506.
[3] Su Y S, Manthiram A. Lithium–Sulphur Batteries with a Microporous Carbon Paper as a Bifunctional Interlayer[J]. Nature Communications, 2012, 3: 1166.
[4] Wu H,Aldeek F, Chen J, et al. Carbon Nanofiber–Supported Spheres for Applications in Lithium Ion Batteries and Hydrogen Storage[A]. MRS Proceedings [C], 2014.
[5] Zheng G, Yang Y, Cha J J, et al. Hollow Carbon Nanofiber–Encapsulated Sulfur Cathodes for High–Specific–Capacity Lithium–Sulfur Batteries[J]. ACS Nano, 2011, 5(11): 8904–8913.