静电纺丝法制备一维二硫化钼(二氧化钼)/纳米碳纤维复合材料及其电化学

来源 :华东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:E200902027
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钼基纳米材料是锂离子电池负极材料研究的热点,其具有储量丰富、成本低、理论嵌锂容量高等优点,特别是二硫化钼和二氧化钼两种材料,具有非常优异的电化学性能。但是,二硫化钼具有导电性差、充放电过程中体积膨胀明显等缺点,二氧化钼虽然具有良好的导电性,但二氧化钼在充放电循环过程中也会有明显的体积膨胀,这些缺点影响着两种材料的实际应用。因此,提高二硫化钼的导电性、减少二硫化钼和二氧化钼的体积膨胀成为钼基纳米材料的研究热点。对此,本文尝试通过静电纺丝的方法制备出具有一维结构的二硫化钼/碳纳米纤维和二氧化钼/碳纳米纤维复合材料,并将两种材料作为锂离子电池负极材料。具体研究内容为:1)以MoS2纳米片、PAN、DMF为原料,通过静电纺丝方法得到二硫化钼/碳纳米纤维复合材料;2)改进碳化工艺,将二硫化钼纳米片氧化为二氧化钼颗粒,制备出二氧化钼/碳纳米纤维复合材料;3)分别对两种材料作为锂离子电池负极材料的性能进行了测试。通过表征分析,得到以下实验结论:  1)通过静电纺丝方法得到的二硫化钼/碳纳米纤维的结构为二硫化钼纳米片包裹在碳纳米纤维中,纤维直径约180nm,比表面积为23.94m2 g-1。改进碳化工艺后得到的二氧化钼/碳纳米纤维结构为二氧化钼纳米颗粒分散在碳纳米纤维中,纤维直径在100nm以下。  2)二硫化钼/碳纳米纤维作为锂离子电池负极材料时,在100mA g-1的电流密度下经过50次循环后具有701.3mAh g-1的可逆容量,在500mA g-1和1 Ag-1的高电流密度下分别具有530mAh g-1和450.8mAh g-1的可逆容量,且在1 Ag-1的电流密度下经过200次循环后容量无明显衰减。  3)二氧化钼/碳纳米纤维作为锂离子电池负极材料时,在100mA g-1的电流密度下经过50次循环后具有840.4mAh g-1的可逆容量,在500mAg-1和1 Ag-1的电流密度下分别具有597mAh g-1和414mAh g-1的可逆容量。
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