过渡金属硫化物的可控合成与电化学性能研究

发布时间：2017-10-09 19:47

  本文关键词：过渡金属硫化物的可控合成与电化学性能研究

  更多相关文章： 二硫化钼 二硫化钨 负极材料 电化学性能

【摘要】：过渡金属硫化合物具有独特的电子、物理和化学性质,已经在催化、摩擦、半导体、能量存储、电子产品等领域具有广泛的研究和应用。层状结构的二硫化钼(MoS2)和二硫化钨(WS2)是其中最具潜力的明星代表,无论从理论比容量、循环稳定性还是环境友好方面来说,他们都具备作为新型锂离子电池材料的优异性能。本研究通过水热法和硫化技术合成了MoS2,Li3Mo6S8嵌锂化合物和WS2纳米材料,对样品进行了X射线衍射以及FE-SEM等表征,随后装配成电池,研究了pH值,表面活性剂CTAB对MoS2的电化学性能影响以及Li3Mo6S8嵌锂化合物和WS2的电化学性能。通过水热法合成了MoS2,研究酸性条件下不同pH值对其电化学性能的影响。在pH=2的水热溶液中生成了高纯度花状二硫化钼样品,其在50 mA·g-1电流密度下具有1184 mAh·g-1的放电比容量。伴随锂的嵌入/脱出,层状结构不能有效缓冲体积变化带来的破坏,循环多次后容量逐渐衰减。通过CTAB辅助水热法合成了MoS2,研究了CTAB添加量对产物形貌及电化学性能的影响。结果发现加入1%的CTAB时合成的花状MoS2在电流密度100 mA·g-1下首次放电比容量高达1228 mAh·g-1。通过水热条件下加入LiOH制备了Li3Mo6S8嵌锂化合物。随着LiOH浓度的增加,产物的微观形貌从初始的片状结构变为表面分层的圆球形。研究表明0.1 M LiOH下合成的圆球形Li3Mo6S8嵌锂化合物在100 mA·g-1电流密度下首次放电比容量可达1045mAh·g-1,即使在1000 mA·g-1高电流密度下,仍可保留400 mAh·g-1的首次放电比容量。通过水热与硫化技术相结合的两步法合成了纳米二硫化钨,其作为电极材料在电流密度100 m A·g-1下具有689 mAh·g-1的首次放电比容量,库伦效率达到65%,同时多次充放电后循环稳定性较好。
【关键词】：二硫化钼 二硫化钨 负极材料 电化学性能
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O646;TM912
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 引言8
• 1.2 锂离子电池概述8-10
• 1.2.1 锂离子电池的发展8-9
• 1.2.2 锂离子电池的组成9
• 1.2.3 锂离子电池的工作原理9-10
• 1.3 MoS_2和WS_2负极材料的结构特性10-11
• 1.4 MoS_2（WS_2）的合成方法11-14
• 1.4.1 机械剥离法11
• 1.4.2 热分解法11-12
• 1.4.3 化学气相沉积法12-13
• 1.4.4 水热法13
• 1.4.5 溶胶-凝胶法13-14
• 1.4.6 离子插层剥离技术14
• 1.5 锂离子电池中的应用14-17
• 1.5.1 MoS_2（WS_2）负极材料14-15
• 1.5.2 MoS_2/C复合负极材料15-16
• 1.5.3 MoS_2/Graphene复合负极材料16
• 1.5.4 MoS_2（WS_2）其他复合负极材料16-17
• 1.6 课题研究的意义和主要内容17-18
• 第二章 实验试剂仪器与研究方法18-22
• 2.1 实验原料及试剂18-19
• 2.2 实验仪器与设备19
• 2.3 电极材料的表征19
• 2.3.1 X射线粉末衍射仪(XRD)19
• 2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)-能量色散谱仪(EDS)19
• 2.4 扣式电池的组装19-21
• 2.4.1 电极片的制备19-20
• 2.4.2 电池的组装20-21
• 2.5 电化学性能测试21-22
• 2.5.1 交流阻抗测试(EIS)21
• 2.5.2 循环伏安曲线测试（CV）21
• 2.5.3 充放电性能测试21-22
• 第三章 pH值对水热合成MoS_2的结构及其电化学性能影响研究22-32
• 3.1 引言22
• 3.2 实验部分22-23
• 3.2.1 不同pH值条件下MoS_2的制备22-23
• 3.2.2 MoS_2作为负极的锂离子电池组装23
• 3.3 结果与讨论23-31
• 3.3.1 X射线衍射分析(XRD)23-25
• 3.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析25
• 3.3.3 EDS能谱分析25-26
• 3.3.4 电化学性能分析26-31
• 3.4 小结31-32
• 第四章 CTAB辅助水热技术合成MoS_2及其性能研究32-40
• 4.1 引言32
• 4.2 实验部分32-33
• 4.2.1 MoS_2的制备32-33
• 4.2.2 电池的组装与测试33
• 4.3 结果与讨论33-39
• 4.3.1 X射线衍射(XRD)分析33
• 4.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析33-34
• 4.3.3 EDS能谱分析34-35
• 4.3.4 电化学性能分析35-39
• 4.4 小结39-40
• 第五章 水热合成Li_3Mo_6S_8嵌锂化合物与性能研究40-46
• 5.1 引言40
• 5.2 实验部分40-41
• 5.2.1 Li3Mo6S8嵌锂化合物的制备40-41
• 5.2.2 电池的组装与测试41
• 5.3 结果与讨论41-45
• 5.3.1 X射线衍射(XRD)分析41
• 5.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分41-42
• 5.3.3 电化学性能分析42-45
• 5.4 小结45-46
• 第六章 水热合成WS_2及其电化学性能研究46-51
• 6.1 引言46
• 6.2 实验部分46-47
• 6.2.1 层状WS_2纳米材料的制备46-47
• 6.2.2 电池的制备与测试47
• 6.3 结果与讨论47-50
• 6.3.1 X射线衍射(XRD)分析47-48
• 6.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析48
• 6.3.3 电化学性能分析48-50
• 6.4 小结50-51
• 结论51-52
• 致谢52-53
• 参考文献53-57
• 附录57

，

本文编号：1002097