石墨烯二硫化鉬構建高性能鋰離子電池

近日,金鉬股份技術中心成功構建出含有石墨烯二硫化鉬(MoS2)複合材料的高性能鋰離子電池,實現首次充放電比容量達1282mAh/g,循環20次後可逆比容量達793mAh/g。

石墨烯二硫化鉬構建高性能鋰離子電池圖片

MoS2是一種典型的過渡金屬硫化物半導體材料,因有層狀納米結構和良好的物理化學性質而備受關注。此外,大量的活性位點分散在層狀MoS2中,使得超薄層狀二硫化鉬具有較高的理論比容量(~670 mAh/g),比普通電極材料更有前途。然而,在循環過程中,其固有的導電性差及硫的電化學性質較弱,導致電池容量嚴重衰减和倍率性能較差。

石墨烯二硫化鉬構建高性能鋰離子電池圖片

爲了解决上述的問題,研究者采用了石墨烯改性MoS2層狀材料,既緩解了MoS2導電性差的問題,又彌補了石墨烯層狀結構易坍塌的缺陷。具體來說,石墨烯二硫化鉬是一種由六方晶系的單層或多層MoS2組成的具有“三明治夾心”層狀結構的化合物,優勢有:1)層狀結構有利于金屬鋰離子在層間快速嵌入和脫出;2)該負極材料在脫、嵌鋰前後體積膨脹率低和循環穩定性高;3)具有較高的倍率容量669-1675mAh/g。

總的來說,與普通的電極材料相比,石墨烯二硫化鉬複合材料擁有更快的電子傳輸速率、更好的循環性能以及更長的使用壽命等優點。該複合材料除了可以應用在蓄電池中外,還能應用于抗高溫晶體管、光電器件、微型相機鏡頭甚至海水淡化等領域中。

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