據(jù)悉，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院固體物理研究所功能材料研究員趙邦傳課題組在MoS2鋰離子電池（LIBs）電極材料研究方面的最新進(jìn)展，相關(guān)研究結(jié)果分別發(fā)表在ChemElectroChem，Nanoscale，Small 上。
此前，市場(chǎng)化石墨負(fù)極材料由于理論比容量（372 mAh/g）較低，無(wú)法滿足人們對(duì)電池能量和功率密度的需求，而且倍率性能較差，不能很好地匹配正極材料以獲得最佳的電化學(xué)性能。另外，石墨極低的工作電壓使LIBs工作時(shí)存在較大的安全隱患。因此，探索綜合性能較高的負(fù)極材料成為當(dāng)前鋰電研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。
作為二維材料的典型代表，MoS2具有類似石墨烯的層狀結(jié)構(gòu)和高理論比容量 （669 mAh/g），被眾多人認(rèn)為是下一代理想型的鋰離子電池負(fù)極材料。不過(guò)，MoS2作為L(zhǎng)IBs負(fù)極材料也存在一定的缺陷，如因材料導(dǎo)電性不好引起的倍率性能不佳、循環(huán)過(guò)程中因體積變化大引起穩(wěn)定性能差等。
為解決上述問(wèn)題，課題組利用金屬鈷單質(zhì)對(duì)MoS2材料進(jìn)行了改性，獲得了具有較好電化學(xué)性能的MoS2/Co復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)表明，MoS2/Co復(fù)合材料在2 A/g電流密度下容量仍可保持在700 mAh/g以上，研究結(jié)果發(fā)表在ChemElectroChem 上。
為進(jìn)一步提高電極的循環(huán)穩(wěn)定性，采用V4C3MXene (邁科烯)和MoS2進(jìn)行復(fù)合，并結(jié)合碳包覆工藝制備了V4C3-MXene/MoS2/C復(fù)合材料，由于V4C3-MXene可有效增強(qiáng)材料的導(dǎo)電性和電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，碳包覆可進(jìn)一步穩(wěn)定材料的結(jié)構(gòu)并增大材料的比表面積，從而顯著改善了電極材料的電化學(xué)性能，V4C3-MXene/MoS2/C電極在1 A/g電流密度下經(jīng)450次循環(huán)后其容量可達(dá)到600 mAh/g左右，即使在10 A/g的電流密度情況下，容量仍能保持在500 mAh/g左右，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Nanoscale上。
與上述2H相MoS2相比，1T相MoS2在導(dǎo)電性和層間距上具有一定優(yōu)勢(shì)，但由于1T相MoS2的制備過(guò)程復(fù)雜，且產(chǎn)品不穩(wěn)定的缺點(diǎn)。研究人員采用葡萄糖輔助水熱法合成了具有少層結(jié)構(gòu)的1T相MoS2與碳復(fù)合的1T-MoS2/C材料，該MoS2復(fù)合材料在1A/g電流密度下初始比容量為920.6 mAh/g，經(jīng)300次循環(huán)容量為870mAh/g，在10A/g大電流密度下比容量仍能保持在600 mAh/左右，表現(xiàn)出較為優(yōu)異的循環(huán)和倍率性能，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在Small上。
