MoS2復(fù)合材料的制備及其鋰電性能的研究.pdf

1、對于鋰離子電池來說具備高效儲能一直是一個長期存在的科學(xué)技術(shù)問題，是全球共同面對的難題。而將便攜式電子產(chǎn)品、電力汽車以及電力系統(tǒng)逐漸向小型化和高容量方向轉(zhuǎn)換是驅(qū)動鋰離子電池研發(fā)的強大動力?？沙潆姷匿囯x子電池被認為是最有前途的能量存儲設(shè)備之一，并且是固定能量存儲系統(tǒng)如消費產(chǎn)品、智能電網(wǎng)和電動車輛電池的優(yōu)先候選者。
　　然而，作為已被廣泛使用的陽極材料，石墨烯表現(xiàn)了相對較低的理論儲鋰容量(372mAh/g)，難以滿足未來大規(guī)模電池應(yīng)用的

2、需要。而與石墨烯相比，2D過渡金屬二硫?qū)倩颩oS2基于其獨特的物理和化學(xué)性質(zhì)，如相對高的能量密度，長的壽命周期和設(shè)計靈活性，已被認為是用于鋰離子電池很有希望的陽極材料。特別地是，MoS2擁有類似于石墨烯的層狀結(jié)構(gòu)，其中鉬原子夾在兩層硫原子之間，這是層狀材料家族中最穩(wěn)定和常見的結(jié)構(gòu)之一。MoS2理論存儲容量高達670mAh/g，層狀結(jié)構(gòu)的特點易于鋰離子嵌入-嵌出。盡管具有這些優(yōu)點，但是MoS2依然具有穩(wěn)定性差和容量快速衰減等缺點，嚴重阻

3、礙了MoS2作為鋰離子電池陽極材料的應(yīng)用。
　　為了對MoS2進行改性研究，做了如下工作，在第一個研究中，用MoS2納米片負載在TiO2微球的表面，制備得到了TiO2@MoS2核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料。首先通過異丙醇鈦的水解制備得到TiO2微球，然后使用陽離子表面活性劑的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)對TiO2表面進行改性。使得TiO2表面帶有正電荷從而容易吸附Mo前驅(qū)體，并通過水熱反應(yīng)與硫代乙酰胺反應(yīng)，最終生成TiO2微球@MoS

4、2納米片(TiO2@MoS2)的核殼結(jié)構(gòu)，最后對產(chǎn)物進行煅燒處理，所得到的材料表現(xiàn)了優(yōu)異的鋰電性能，在0.1A/g的電流密度下循環(huán)80圈容量保留值為467mAh/g，循環(huán)性能良好。
　　在第二個工作中，報道了使用二氧化鈦微球(TiO2)作為模板材料，制備得到空心碳微球表面負載N摻雜碳涂覆MoS2的復(fù)合材料(C@MoS2@PDA)。在制備的TiO2表面采用水熱的方法包裹一層碳層，然后再通過水熱的方法在其表面負載一層MoS2納米片。納

5、米復(fù)合材料進一步用厚碳層覆蓋，使用的碳原料為鹽酸多巴胺。500℃下在含有2％的H2的Ar氣氛中煅燒2h后，將產(chǎn)物用HF除去TiO2內(nèi)核，得到空心碳微球上形成3D-N摻雜碳涂覆的MoS2納米片復(fù)合材料。在用作鋰離子電池的陽極材料時，MoS2納米片用作儲鋰的主體，為Li+離子提供有效的儲存空間;特別地是，中空結(jié)構(gòu)增加了電極材料的比表面積。同時，N摻雜碳層有助于保護MoS2不與電解質(zhì)直接接觸，并通過提供用于快速鋰化的電子路徑來促進電荷快速轉(zhuǎn)移