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如今,全球气候变暖和污染等日益严重的环境等问题为减少社会对化石燃料的依赖提供了极大的动力。最好从可再生和可持续资源(例如太阳能和风能)中产生能量。同时可再生资源产生的电力需要高效的能量存储系统进行储能,以方便人们的随时使用。在清洁能源技术中,电化学高效的能量存储系统被认为是可行,环境友好和可持续的储能系统。诸如可充电电池和超级电容器之类的电化能量储存器件已广泛用于便携式电子产品,电动汽车和智能电网。LIBs作为目前已经大面积推向市场的商业电池,越来越的研究人员将重点放在如何改善锂离子电池的循环稳定性和进一步提高其自身的容量来满足市场的需求,其中,锂离子电池(LIBs)负极材料的研发,就是其重要的一个方向。二硫化钼是典型的层状结构材料,其0.62nm的层间距有利于充放电过程中锂离子在材料中的快速嵌入和脱出,充放电过程中的四电子转移反应机理使其比商用石墨(372 mA h g-1)具有更高的理论比容量(667 mA h g-1),但是电池在充放电过程中的体积不可逆膨胀和固有的较低的电导率等关键因素限制了其作为电极材料的进一步商业化应用。碳材料自身具有较好的电导率,同时能够较好的抑制离子在脱出和嵌入时的体积膨胀问题,具有较好的循环稳定性,是较为稳定的电极材料。因此,我们充分发挥碳材料电性能稳定的优势,合成硫化钼和碳复合材料,体研究内容和研究结果如下:1.以改进Stober法制得的氧化硅纳米球,借助于样品的扫描电镜图,二氧化硅纳米球尺寸均一,分散性较好,形貌完整,团聚现象不明显,所制得的样品尺寸在200nm左右,能起到模板剂的作用,达到了预期的要求。2.以生物质明胶、Hummers法制得的氧化石墨烯(GO)的混合水凝胶为原料,氧化纳米硅球作为硬模板,制备明胶碳样品,通过调控氧化硅的加入量,来调控明胶碳的多孔结构,同时我们对C/GO样品作为电极材料对其的储锂性能进行了研究。3.以钼酸铵和硫代乙酰胺分别作为钼源和硫源,明胶碳为碳源,溶剂热法合成二硫化钼/碳复合材料,通过样品的XRD分析,碳层成功插入到了二硫化钼层之间,导致二硫化钼的层间距为0.99nm,并通过电化学性能,分析可知样品MoS2-1.5/C在2A g-1的电流密度下,比容量在600mAh g-1,样品 MoS2-1.5/C 相较于 MoS2-2/C、MoS2-1/C 和 MoS2-0.5/C 碳复合的样品,表现出更好的稳定性和相对较优异的比容量;我们对电极材料的动力学分析,当扫描速率从0.1mV s-1增加到1.0 mV s-1时,电容贡献从19%增加到61%,这表明赝电容电荷存储占MoS2-1.5/C电极总容量的一部分。MoS2-1.5/C电极出色的锂离子存储性能可归因于独特的混合三维结构,较适合的孔径分布。首先,材料的较大的比表面积有利于与电解质的充分接触,使其易于进入活性位点,从而扩大了电极与电解质的接触面积,以进行有效的能量存储。其次,分级多孔结构可以减少锂离子的传输距离,从而提高电极反应动力学。同时,明胶碳的添加,增加了导电性的同时,引入了杂原子和提高了材料的缺陷,是反应进行的速度加快。通过控制变量法,确定了制备MoS2/C复合材料较适合的溶剂热反应温度和反应时间。4.以植算为碳源,水热合成MoS2/C-PA复合材料,通过BET分析,样品MoS2/C-PA8ml具有较大的孔体积和比表面积的显著优势;在电性能方面MoS2/C-PA8ml初始容量在1252 mAhg-1,且在160圈的循环后,容量明显高于其他四个MoS2/C复合材料;当扫描速率从0.1mV s-1增加到1.0 mV s-1时,电容贡献从76.88%增加到90.90%,这表明赝电容电荷存储占MoS2/C-PA8ml电极总容量的很大一部分