過渡金屬硫化物電極材料的制備及電化學性能研究.pdf

1、本文針對過渡金屬硫化物，采用不同的的制備方法分別制備了單金屬硫化物硫化鈷和硫化鉬，然后在研究單金屬硫化物的基礎(chǔ)上，通過 Co、Mo離子進行配位，成功制備了雙金屬硫化物 CoMoS4，并首次將其用作超級電容器電極活性材料。利用 XRD、SEM、TEM和 XPS等技術(shù)對所制備的材料的微觀結(jié)構(gòu)和形貌進行了分析，同時用循環(huán)伏安（CV）、恒電流充放電（GCD）和電化學阻抗(EIS)等技術(shù)測試其電化學性能，并針對其電化學性能與結(jié)構(gòu)的關(guān)系展開研究。主

2、要研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　一、以硫化銨和氯化鈷為原料，去離子水為溶劑，采用簡單化學沉淀法和不同溫度的熱處理工藝分別制備制備了非晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度較好的的Co-S電極材料。電化學測試發(fā)現(xiàn)所制備的Co-S電極材料具有良好的電化學性能。在0.5 A g-1電流密度放電時。CoS2-200比容量可以達到996.16 F g-1，且經(jīng)過10000次循環(huán)后，比容量的保持率為97.6％；而在0.5 A g-1電流密度放電時。CoS2-280比容量

3、可以達到354.13 F g-1，且經(jīng)過10000次循環(huán)后，比容量的保持率為64.7%。
　　二、以硫化銨、鉬酸銨、氨水為原料，通過熱分解(NH4)2MoS4制備的Mo-S電極材料，在200℃所得到的樣品 MoS3傾向于形成大量的塊狀結(jié)構(gòu)以及它們的聚集。在400℃的MoS3&MoS2時，開始出現(xiàn)由納米顆粒堆積的松散的結(jié)構(gòu)。在600℃的MoS2形成了自組裝多孔結(jié)構(gòu)，因為多孔的結(jié)構(gòu)能夠?qū)е螺^快的離子-電子轉(zhuǎn)移以及使活性物質(zhì)/電解液充分

4、接觸，所以就能夠時電化學性能得到增強，例如高倍率性能和較好的循環(huán)穩(wěn)定性。通過電化學性能測試我們發(fā)現(xiàn) Mo-S電極材料均表現(xiàn)出了雙電層儲能機理，其中MoS3在電流密度為0.5 A g-1時的電流密度達到了455.6 F g-1，而MoS3&MoS2和MoS2則分別為122.54 F g-1和44.30 F g-1；MoS3&MoS2和MoS2電極則在5000次循環(huán)后容量保持率仍然為100%，表現(xiàn)出了較好的循環(huán)穩(wěn)定性；為了研究所制備 Mo-

5、S材料在器件中的性能，我們用所制備的SHAC作為正極。MoS3為負極，組裝了混合型電容器 MoS3//SHAC。經(jīng)過測試，組裝的MoS3//SHAC非對稱型電容器表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。其電位窗口可以高達2 V，容量最高達到53 F g-1，且當電流密度增大10倍時，容量保持率為61.3%。在565 W kg-1的功率密度下，能量密度可以達到30.3 Wh kg-1。
　　三、以(NH4)2MoS4為前驅(qū)體，以氯化鈷為原料，采用簡單化學

6、沉淀法和熱處理工藝，我們合成了 CoMoS4電極材料。通過對產(chǎn)物進行結(jié)構(gòu)表征，樣品是由納米顆粒堆積成的疏松多孔結(jié)構(gòu)，從而有利于電解液離子的擴散。由于具有較好的導電性、較低的結(jié)晶度、以及較多的孔結(jié)構(gòu)，所制備的CoMoS4電極材料具有良好的電化學性能，在0.5 A g-1電流密度下放電時。CoMoS4的比容量可以達到415 F g-1；當電流密度從0.5 A g-1升高到5 A g-1時，容量保持率仍然為82.1%，表現(xiàn)出了優(yōu)越的倍率性能；