金属客体离子Mg对二硫化钼电化学性能的影响研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:gkhy0907
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随着现代社会对能源的巨大需求,能量存储系统——尤其是电池和电容器系统,正逐步成为人们关注和研究的重点。辉钼矿(二硫化钼,MoS2)具有类石墨的层状结构且成本低廉,从而在电化学储能方面备受关注。但未经任何处理的纯MoS2(pure-MoS2)直接作为电极材料导电性差,循环稳定性和可逆性都不理想。为了改善pure-MoS2直接作为电化学储能电极材料的不足,本论文采用剥层重堆积方法制备出了Mg金属客体离子插层的MoS2(Mg XMoS2),并重点研究层间的Mg对MoS2电化学性能的影响及作用机理。主要结果如下:1.将Mg XMoS2与剥层重堆积方法制备的重堆积MoS2(accumulation-MoS2)和pure-MoS2三种材料从晶型、形貌、成分等多方面进行比较。结果表明,这三种材料均为MoS2纳米片层形貌。其中,常温真空干燥制备的Mgx MoS2是1T和2H的混合型,比例为10:7;常温真空干燥制备的accumulation-MoS2材料与pure-MoS2均为2H型。而且,Mgx MoS2材料层间的Mg是以水合离子的方式存在,且该结合水可通过250℃退火的方法去除。退火后的Mgx MoS2材料为2H型。2.将上述三种材料作为锂离子电池负极并研究其电化学特性。结果表明,在较低充放电流密度条件下,三种电极材料的比容量约为700m Ah/g。但是,accumulation-MoS2的倍率性能最好,Mgx MoS2次之,pure-MoS2最差。但是三种电极材料的循环性能均不理想,即使是循环性能最佳的Mgx MoS2在经历60个循环后,比容量也降到100m Ah/g左右,这是由于充放电过程中产生的Li2S可逆性差导致。Mgx MoS2电极的循环性能优于另两种电极材料的原因是在充放电过程中可能产生了Mg金属,有利于复合材料导电性能的提升,从而部分改善了Li2S电化学可逆性较差的问题。3.将三种材料作为超级电容器电极并研究其电化学特性。结果表明,Mg XMoS2的比电容远优于accumulation-MoS2和pure-MoS2材料。主要原因是Mg XMoS2中存在较多的1T型MoS2,而1T型具有比2H型更优异的电化学性能。综上表明,Mg金属客体离子插层MoS2具有改善MoS2电化学性能的作用。相比pure-MoS2,Mg XMoS2更适合作为锂离子电池负极材料及超级电容器电极材料。
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