随着便携式设备和新能源汽车的迅猛发展,近年来对于高性能锂离子动力电池的需求不断增长,传统商业化的石墨负极材料受理论比容量限制已无法满足市场对动力电池高能量密度和高功率密度的需求,研发具有高比能量、长循环性能稳定的新型负极材料是当前锂离子电池研究领域的焦点。MoS₂具有类石墨烯的层状结构、较高的理论比容量、独特的物理化学性质,作为锂离子电池负极材料有很大的商业应用潜力。然而MoS₂一方面在脱嵌锂过程中会产生较大的体积变化（体积膨胀率106%）,容易造成电极材料的粉化剥落;另一方面MoS₂较低的离子和电子导电率导致电极材料的倍率性能较差。对于上述问题,研究人员主要通过材料纳米化和制备复合材料来改善MoS₂的电化学性能。本文采用磁控溅射技术制备纯MoS₂薄膜和不同Cu含量的MoS₂-Cu复合薄膜材料,对薄膜的形貌结构、组成成分和电化学性能进行了研究。主要研究结果如下:首先改变溅射时间制备了不同厚度的MoS₂薄膜。结果表明:薄膜厚度越小,MoS₂薄膜在充放电过程中产生的应力越小,循环过程中结构能更好的保持稳定,循环性能更优异;同时MoS₂薄膜富S循环稳定性表现更好。为进一步研究富S对MoS₂薄膜电化学性能的影响,在不同靶功率下制备得到了系列富S的非晶态MoS₂薄膜。研究结果表明:MoS₂薄膜中存在单质S相。MoS₂薄膜在初始20圈左右循环过程中容量快速衰减的同时,由于单质S与Li⁺反应,形成的多硫化锂产生穿梭效应,发生不可逆溶解,单质S不断损耗从而原位形成分布均匀的多孔结构,可有效缓解薄膜后续循环过程中的体膨胀,同时增加活性材料的比表面积,有利于改善薄膜比容量及循环性能。当靶功率为100 W时,薄膜电极的循环性能更具优势,循环20圈,放电比容量为429.8 mAh·g^-1,循环160圈,放电比容量仍保持为413.2 mAh·g^-1。MoS₂-Cu复合薄膜研究结果表明:Cu元素的添加既可以减小薄膜循环过程中的体积变化,又可以提高薄膜材料的导电性。MoS₂-Cu复合薄膜的循环稳定性随着Cu含量的增加不断提高。在本文研究中,当Cu含量添加至25.18 at.%时,复合薄膜表现出优异的循环稳定性,首圈放电比容量为860.7 mAh·g^-1,循环300圈后比容量为580.2 mAh·g^-1,容量保持率为67.4%。电化学阻抗分析结果表明,随着Cu含量的增加,复合薄膜电荷的界面转移电阻不断降低。当Cu含量添加至25.18 at.%时,复合薄膜电荷的界面转移电阻最小,相较于纯MoS₂薄膜也表现出更加优异的倍率性能。