钼基金属硫化物及氧化物由于其具有较高的理论比容量,被认为是极具应用潜力的锂离子电池负极材料。然而,钼基金属化合物在应用为锂离子电池负极材料时存在导电性能差、体积膨胀等问题。纳米化法是改善钼基金属化合物电化学性质的常用方法。本论文采用简单的水热法制备了二硫化钼纳米管、二硫化钼纳米花、二氧化钼纳米粒子等一系列纳米结构的钼基化合物,并研究了其作为锂离子和钠离子电池负极材料的电化学性质。主要工作内容如下:1、设计合成了碳复合的二硫化钼纳米管结构。以三氧化钼纳米线为前驱体,采用水热法一步合成了中空的一维碳复合二硫化钼纳米管结构。基于柯肯达尔效应法形成的这一产物是由二硫化钼纳米薄片堆积成的中空管状结构。碳复合二硫化钼纳米管材料应用为锂离子负极材料时,于100 mA/g倍率条件下,第一圈放电比容量可达到1326.9 mAh/g,此时的库伦效率为92%。于500 mA/g工作电流密度下进行充放电300个循环后,放电比容量仍有1058 mAh/g。而且在5A/g大倍率下充放电,材料的比容量可达到850mAh/g。碳复合二硫化钼纳米管材料所呈现的优异储锂性能主要归因于同步复合的碳材料以及稳定的一维中空式纳米管状结构,碳材料能够有效地提高材料本体的导电性能并能在一定程度上减少固体电解质界面(SEI)膜的产生,一维中空纳米管结构可以缓解充放电过程中的体积膨胀,而且纳米管的比表面积较大,有利于Li+的脱离与进入,缩短了锂离子传输路径。2、设计合成了均匀分散的二硫化钼纳米花结构。以聚乙烯吡咯烷酮作表面活性剂,采用水热合成法并进行高温锻烧处理,制得了分散均匀、大小均一的三维二硫化钼纳米花材料。每个二硫化钼纳米花是由二硫化钼薄片堆积而成。该材料在100 mA/g工作电流密度下,深度充放电100个循环后,比容量仍有890mAh/g;在5A/g大倍率条件下,材料的比容量可达到655 mAh/g。该结构可以缩短Li+传输路径,加快Li+的嵌入及脱离,另一方面可以缓解Li+不断嵌入及脱离引起的体积膨胀,这是它具有优异储锂性能的重要原因。3、设计合成二氧化钼纳米粒子结构。采用水热法制备了均匀的二氧化钼纳米粒子。我们设定二氧化钼纳米粒子的工作电压窗口在1.0 V到2.5 V之间,在此工作电压范围内,二氧化钼进行脱嵌机制的锂离子插入/脱出,不存在转化反应机制可以大大提升材料的循环结构稳定性,且工作电压在1.0 V以上可避免SEI膜的形成以及锂枝晶的产生,提升库伦效率和电池安全性。该材料具有优异的储锂性质,在22 mA/g工作倍率下放出226 mAh/g的比容量,在110 mA/g大工作倍率下,充放电循环7000次,容量只衰减百分之四。进一步,我们将制备的二氧化钼纳米粒子负极与商业化的钴酸锂正极匹配,组装成全电池,研究该全电池的充放电循环稳定性和倍率性能。研究结果发现,该全电池展现179 Wh/kg的高能量密度(基于正负极活性物质质量之和),另外,在220 mA/g倍率条件下深度充放电500个循环,比容量只衰减了 13%。