二硫化钼插层化合物的制备及电化学性能研究

摘要

在过去的二十多年中，锂离子电池由于具有高能量密度以及长循环寿命的特点，已经在人们日常生活中的便携式电子器件以及电动汽车中得到了广泛的应用。但是由于锂资源在地壳中的储量并不丰富，导致锂离子电池的价格逐年上涨，因此开发一种新型储能器件，来作为锂离子电池的替补品，显得十分的必要。钠离子电池由于钠资源在地壳中广泛存在，成本低廉，且具有与锂离子电池类似的工作原理，从而引起了人们的广泛关注。然而，由于钠离子相比锂离子具有更大的离子半径，在电化学反应过程中会造成很大的体积应变，从而导致材料的性能产生很快的衰减。因此开发高性能钠离子电池电极材料依旧存在挑战。 本文以二硫化钼为研究对象，设计合成了两种二硫化钼插层化合物，通过现代测试技术对其结构、形貌等特征进行表征，并研究了这两种材料作为钠离子电池嵌入型负极材料的电化学性能。主要研究内容及结果如下： （1）以水热法制备的二硫化钼为原料，在甲醇溶液中进行二次溶剂热得到甲基插层的二硫化钼；在苯胺与水的混合溶液中对二硫化钼进行二次水热，得到了苯胺插层二硫化钼。通过X射线衍射、BET比表面积、扫描显微镜等表征手段，分析了二硫化钼插层化合物和原始二硫化钼结构之间的差异。 （2）将原始的二硫化钼和得到的二硫化钼插层化合物分别组装钠离子电池，在0.6–3 V的电压区间内，对材料的电化学性能进行表征。测试的结果表明，二硫化钼插层化合物具有明显优于原始二硫化钼的电化学性能。在1A/g的电流密度下，可以发现原始二硫化钼在经历500圈循环之后，容量保持仅为29 mAh/g，而甲基插层二硫化钼和苯胺插层二硫化钼都能够保持更高的容量，分别为79和85 mAh/g。倍率测试的结果也显示，在5 A/g的大电流密度下，原始二硫化钼的容量仅为17 mAh/g，而甲基插层二硫化钼和苯胺插层二硫化钼的容量则分别可以达到69和72 mAh/g。 （3）二硫化钼插层化合物更加优异的电化学性能可以归结于其更高的比表面积和更大层间间距，既可以保证钠离子在其层内快速的嵌入和脱出，呈现出赝电容的性质之外，较大的层间间距还能缓解结构变化，保持层状结构稳定，提供更长的循环寿命。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 钠离子电池负极材料概述

1.3 二硫化钼插层化合物作为钠离子电池负极材料研究现状

1.4 本文的研究内容及意义

第2章 实验原料/仪器/方案与材料测试方法

2.1 实验原料与实验仪器

2.2 实验方案

2.3 材料测试方法

2.4 电化学性能表征

第3章 甲基插层MoS2的结构表征与性能研究

3.1 MoS2和M-MoS2的结构表征

3.2 M-MoS2和MoS2的电化学性能

3.3 本章小结

第4章 苯胺插层MoS2的结构表征与性能研究

4.1 A-MoS2的结构表征

4.2 A-MoS2的电化学性能

4.3 本章小结

第5章 结论及展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

硕士期间已发表和即将发表的论文