【摘 要】
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电极材料的开发在锂离子电池的发展和推广中占有重要的地位,而目前所使用的锂离子电池还存在充电速率低下与比容量不足的问题,所以对电极材料倍率性能和比容量的提升成为了锂离子电池开发的重中之重。过渡金属硫化物是一类具有较高理论比容量的化合物,并且其嵌锂电位较低,安全性能较好,但是其仍具有充放电过程体积变化较大、电导率低等缺点。本论文对钴和钼元素的硫化物进行研究,采用不同实验方法制备了一系列复合材料,并研究
【基金项目】
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国家万人计划青年拔尖人才支持计划; 国家自然科学基金（21571040）; 中央高校基本科研业务费专项基金
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电极材料的开发在锂离子电池的发展和推广中占有重要的地位,而目前所使用的锂离子电池还存在充电速率低下与比容量不足的问题,所以对电极材料倍率性能和比容量的提升成为了锂离子电池开发的重中之重。过渡金属硫化物是一类具有较高理论比容量的化合物,并且其嵌锂电位较低,安全性能较好,但是其仍具有充放电过程体积变化较大、电导率低等缺点。本论文对钴和钼元素的硫化物进行研究,采用不同实验方法制备了一系列复合材料,并研究了不同条件下所得产物的锂离子存储性能。论文的主要内容如下:以多巴胺为碳源在MXene纳米片上进行碳包覆,并将其作为基体,通过水热的方法在其表面生长Mo S2纳米片。当C@MXene含量为10%时电极材料具有最好的储锂性能,其在0.1 A·g-1的电流密度下具有1097 m Ah·g-1的放电比容量,而电流密度增大为10.0 A·g-1时放电比容量为710 m Ah·g-1;在0.5 A·g-1的电流密度下进行了160次循环测试之后其比容量由初期的975 m Ah·g-1升高为1260 m Ah·g-1,容量保持率为129.2%。与磷酸铁锂材料匹配组装的全电池在0.1和10.0 A·g-1的电流密度下放电比容量分别为95.6和56.8 m Ah·g-1。在合成ZIF-67工艺的基础上通过用锌元素代替一部分钴,合成了不同锌钴比例的ZIF材料,与MXene纳米片进行复合后经溶剂热法硫化制备锌钴硫化物/MXene复合材料。该复合材料在0.1 A·g-1的电流密度下放电比容量为528 m Ah·g-1,在10.0 A·g-1的电流下比容量仍能保持为243 m Ah·g-1,并在0.5 A·g-1的电流密度下经过200次循环后其比容量仍保持为632 m Ah·g-1,为初始容量的127.1%。使用熔融的Li Cl和KCl对片状的Co-MOF在氮气氛中进行剥离,经硫化制备了钴硫化物粒子负载于超薄碳片的复合材料。其在0.1 A·g-1的电流密度下放电比容量为983 m Ah·g-1,在10 A·g-1的大电流密度下也能够保持483 m Ah·g-1的比容量,并且在0.5 A·g-1的电流密度下经过200次循环后容量提升了42.5%。
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