3D分级结构MoS2材料的制备及锂离子电池性能研究

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二硫化钼(MoS2)因具有层间距大、易于拆分等优点,成为继石墨烯后又一代表性二维材料,然而其稳定性和导电性差的缺点限制其在储锂领域应用。本文通过构建系列MoS2杂化材料,研究导电碳修饰对不同结构MoS2负极材料储锂性能的影响。(1)采用溶剂热法制备出MoS2/rGO核壳结构材料,研究不同石墨烯含量杂化材料在低电流和高电流下储锂性能,石墨烯含量为7.0 wt%的杂化材料(MSA-3)在200 mA/g下循环100次能保持922 mAh/g的容量;MSA-3在500,1000和2000 mA/g循环500次后,分别保持682.5,667.9和546.2 mAh/g的容量。进一步利用碳包覆修饰制备的核壳结构MoS2并研究其电化学性能,结果表明:表面碳包覆对改善核壳结构MoS2储锂性能并不理想。(2)通过调控MoS2核壳微球反应条件,制备出MoS2富勒烯结构材料,以葡萄糖为碳源,通过水热反应和后续退火处理制备出碳包覆MoS2@C杂化材料,通过调节葡萄糖的加入量,制备出碳层厚度分别为3.6,10和20 nm的杂化材料:C层厚度为10 nm(15.9 wt%)的杂化材料在1000 mA/g下循环600圈后,放电容量仍能维持862 mAh/g,对应于第六圈放电容量的127%。(3)以丙三醇作为溶剂和碳源,一步法制备出MoS2与C均匀复合的空心开口MoS2@C杂化材料。空心结构有利于电解液的扩散,导电碳材料的均相掺杂有利于缓解嵌锂/脱锂过程中的活性材料体积变化,同时加速电子转移。电化学结果表明:碳均相掺杂的MoS2@C电极材料在200 mA/g和5000 mA/g下循环200/1000圈后依然保持1214.0和234.7 mAh/g的容量,在10和20 A/g的高电流下平均放电容量分别保持为223.4和92.2 mAh/g。
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