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锂电池负极材料辈出 石墨被MoS2“完虐”

放大字体 缩小字体 发布日期:2018-09-04 23:22:33   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:426


  MoS2是一种理想的负极材料,但是在充放电过程中的体积膨胀会影响MoS2的循环性能,同时由于较低的离子扩散速率和电子电导率,使得材料的倍率性能也较差,这影响了材料快速充放电的能力。为了克服这些缺点,将MoS2与石墨材料进行结合是一种可行的方法。例如Jiang等将单层的MoS2纳米片与介孔碳材料结合,这种材料不仅有着良好的储锂特性,而且在3℃的低温和50℃的高温,都表现出了良好的容量和循环稳定性。Jie Shao等,成功的将MoS2与氮掺杂石墨材料(MNCDs)进行了结合,制备了高性能MoS2与MNCDs复合材料具有优异的倍率性能,在10A/g的电流密度下(相当于10C左右),复合材料的比容量仍然高达915mAh/g。

  制备的过程分为两步,首先是合成氮掺杂石墨材料(MNCDs),然后在制备好的MNCDs上生长MoS2。其中MNCDs制备是利用了共沉淀法与高温分解相结合的方法,首先将Zn(CH3COO)2与2-甲基咪唑分别溶解于甲醇溶液中,利用共沉淀法制得前驱体,并在高温下,进行裂解反应制得MNCDs。MoS2的生长过程是在MNCDs浆料中,(NH4)2MoS4与N2H4·H2O反应,MNCDs巨大的表面积为MoS2提供了众多的生长点。然后在Ar气氛下进行烧结,制得MoS2和MNCDs的复合材料。

  在50mA/g的电流密度下,MoS2和MNCDs的复合材料的初始容量达到1121mAh/g,首次效率为69%,第三次循环容量达到1099mAh/g,库伦效率达到96%。MoS2和MNCDs的复合材料的实际容量要高于其理论容量(669mAh/g),目前认为,这主要是因为锂储存在Mo和Li2S界面。材料具有良好的倍率性能,当电流密度为100,1000,2000,5000,10000mAh/g,材料的比容量分别达到了1070,1039,1028,1004,915 mAh/g,倍率从0.1C提高到10C材料的容量只有很少的下降。并且在首100次循环过程中,材料的容量逐渐提高,这可能与氮掺杂多孔石墨有关,氮掺杂石墨在材料中起到两个作用,首先能起到储存锂的作用,其次则起到了电子导体的作用,因此使得MoS2和MNCDs的复合材料具有优异的快速充放电性能。MoS2和MNCDs的复合材料是一种优异的锂离子电池负极材料,鉴于其独特的电化学性能,相信该材料还能应用于其他领域,例如超级电容,钠离子电池和催化剂等领域。

 
关键词: 负极 石墨

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