锂离子电池MoS 2 \RGO\TiO 2 复合负极材料的制备及其电化学性能研究

发布时间：2020-12-28 11:15

　　随着电动汽车和移动电子器件的迅猛发展,锂离子电池得到了广泛应用。然而,石墨负极材料因其较低的比容量和安全性已难以满足市场发展的需求。因此,亟需研发一种新型的锂离子电池负极材料来取代石墨成为下一代商用负极材料。二硫化钼因其高的储能密度,独特的层状结构和高安全性,被视为最有前景的负极材料之一。然而二硫化钥在锂离子脱嵌过程中体积变化产生的重堆叠及导电性差的问题,严重影响其循环稳定性及倍率性能。基于此,本论文采用Ti02纳米线阵列提高MoS2稳定性,利用还原氧化石墨烯增强其导电性,进而提高二硫化钼负极材料的循环稳定性和倍率性能。论文具体研究内容如下:（1）骨架Ti02纳米线阵列支撑的MoS2纳米片电化学性能研究。先利用水热法制备了直径约为40-80nm定向生长的高稳定性的Ti02纳米线阵列,然后利用水热法在Ti02纳米线阵列上制备了 MoS2纳米片。通过形貌分析及电化学测试发现,当MoS2纳米片均匀地包裹在Ti02纳米线阵列上时,复合材料展现出优异的循环稳定性,在100 mA/g的电流下经过100次循环之后剩余比容量为502 mA h/g,在1000mA/g的电流下经过250次循环后的剩余比容... 

【文章来源】：湘潭大学湖南省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２零维＼１〇５２复合材料：（ａ）（ｂ）（ｃ）ＭｏＳ２纳米片均匀的包裹在屮空的碳纳米球??１５４１；?（ｄ）?（ｅ）?（ｆ）?Ｍ０Ｓ２纳米片包裹碳纳米球１５５１??

包括纳米管、纳米纤维和纳米线。ＬｅｅＨｙｏｙｏｕｎｇ团队利用微波辐射技术以硫??粉和氯化钥为原料在碳纳米管上制备层状ＭｏＳ２，这种独特的方法解决了?ＭｏＳ２??和碳材料无法紧密接触的问题，如图１．３（ａ）（ｂ）［１４］。郑宏贺团队利用一种简单的溶??液法在碳纳米管上制备了超薄的Ｍ〇Ｓ２纳米片，如图１．３（ｃ）（ｄ）。这种结构的优势??在于Ｍ〇Ｓ２纳米片的边缘大部分区域暴露在碳纳米管以外的位置，这就使得复合??材料拥有着更大的比表面积［６Ｑ］。楼雄文课题组利用葡萄糖辅助的水热法制备了??少层的ＭｏＳ２纳米片包裹的碳纳米柱结构，如图１．３（ｅ）?（ｆ）由于葡萄糖的作用是将??Ｍ〇Ｓ２纳米片与碳纳米柱紧密的结合在一起，这就使碳纳米柱能够更好的界面接??触，提高复合材料的导电性，从而提高电化学性能，尤其是高倍率放电性能［６１］。??这些复合材料均表现出优异的电化学性能，相对于单纯的Ｍ〇Ｓ２而言其稳定性和??比容量均有明显的提升。一方面这种复合材料有较大的比表面积，为储存锂离子??提供更多的位点；另一方面能为锂离子往返脱嵌提供缓冲空间

复合材料的界面接触密切相关。为了进一步完善其性能，二维的Ｍ〇Ｓ２经常通过??多孔碳，导电聚合物和金属氧化物的修饰来做表面处理［６２＿６＼李春忠课题组制备??了一种理想的复合材料，将一层Ｍ０Ｓ２插在两层多孔碳纳米层之间，如图１．４（ａ）??（ｂ），这种理想的复合材料能够充分发挥两种层状材料的协同作用％１。赵海雷课??题组利用水热法通过调节ｐＨ值，将Ｍ〇Ｓ２ｍ米片垂直制备在石墨烯纳米片上，??如图１．４（ｃ）?（ｄ）。这种结构有三个优点：（１）ＭｏＳ２纳米片垂直的生长在石墨烯上，??不仅能够抑制石墨烯的团聚和Ｍ〇Ｓ２的重堆叠，而且能够为嵌锂反应提供足够的??位点；（２）两种材料通过Ｃ－０－Ｍｏ键连接，从而提供两种材料之间高效的电子传??输通道；（３）Ｍ〇Ｓ２纳米片拥有较大的比表面积，能够缩短锂离子的扩散路径，实??现锂离子的快速脱嵌，因此该材料表现出优异的倍率性能［４８］。在此思路下，Ｊｏｎｇ??ＨｙｅｏｋＰａｒｋ用一步水热法在石墨燦的（１００）方向上制备了超薄的Ｍ０Ｓ２纳米片

【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池负极材料的研究进展[J]. 武明昊,陈剑,王崇,衣宝廉.  电池. 2011(04)
[2]锂离子电池负极材料的研究进展[J]. 颜剑,苏玉长,苏继桃,卢普涛.  电池工业. 2006(04)



本文编号：2943659