二硫化钼及其碳复合材料的制备与电化学性能研究

发布时间：2020-07-18 16:39

【摘要】：随着不可再生能源的不断消耗和不完全使用,全世界面临着严重的能源危机和环境污染问题。作为一种高效清洁型储能器件,锂离子电池的使用备受瞩目。过渡金属硫化物MoS2有着类似石墨的层状结构,其理论容量为-670 mAh g-1,比石墨电极理论容量(372 mAh g-1)高将近一倍,因此,将MoS2替代石墨电极作为锂离子电池负极材料已成为现阶段的研究热点。然而,MoS2较低的电子／离子电导率及其在脱嵌锂过程中产生的严重的体积膨胀效应极大地降低了其循环稳定性；此外,在电池反应过程中,MoS2与Li+发生反应生成难溶的Li2S,Li2S易催化电解液的分解,形成较厚的聚合物层,导致不可逆的容量损失。因此,如何提高MoS2的循环稳定性并且保持其高的容量,成为MoS2作为锂离子电池负极材料研究的关键。本文从两方面出发,将MoS2与碳复合制备复合材料,探讨碳源、制备方法对复合材料微观形貌、电化学性能的影响,主要包括：(1)采用水热法,分别以葡萄糖、蔗糖和可溶性淀粉为不同的糖类有机碳源合成MoS2/a-C(无定形碳)复合材料,探讨了成MoS2/a-C复合材料的生长机理以及不同有机碳源对材料电化学性能的影响规律。对样品的电化学性能研究表明,相比纯MoS2,MoS2/a-C复合材料的比容量更高、循环性能更稳定。其中以葡萄糖为碳源制得的MoS2/a-C-1表现出最优异的电化学性能,在100 mA g-1的电流密度下循环100次后仍然有863 mAhg-1的比容量。(2)采用水热法,选取十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为辅助剂,并经过简单的热处理合成MoS2/C复合材料,讨论了CTAB的添加量对材料的形貌和微观结构的重要影响。结果表明,CTAB加入以后MoS2/C复合材料呈球状纳米花状,其中添加0.05 g CTAB后制得的样品MoS2/C-NF-0.05表现出最高的比容量和较好的循环稳定性,首次放电比容量达到730 mAh g-1,在100 mA g-1的电流密度下循环100次后稳定为415mAhg-1。(3)采用热还原法,以(NH4)2MoS4为钼源和硫源,Si02纳米球为模板,CTAB为表面活性剂和碳源合成了不同形貌的MoS2/C复合材料,并对其作为锂离子电池负极材料的电化学性能做了系统研究,其中同时添加0.1gSiO2和005 g CTAB制得的样品MD-So0.1-Co.o5的电化学性能最优异,在100 mAg-1的电流密度下循环100次后仍然有982 mAh g-1的比容量。通过不同的对比实验对比SiO2纳米球模板和CTAB对材料形貌、生长机理和电化学性能有重要影响。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM912;TB332

【参考文献】