二硫化物-碳復合材料合成及其電化學性能研究.pdf

1、開發(fā)低成本、環(huán)境友好、比容量高的鋰離子電池正負極材料是促進清潔能源商業(yè)化應用的研究熱點和重點。目前商用化石墨負極材料具有過充穩(wěn)定性差，比容量低，安全性差等缺點，而正極則有振實密度低、倍率性能差等缺點。本文通過二硫化物(FeS2、MoS2)與碳的復合，結合了金屬二硫化物材料高理論容量和碳材料高導電性等優(yōu)點，制備出具有優(yōu)異電化學性能的鋰電池正負極材料。主要內容如下：
　　1)以棉T恤作為碳源及生物模板，成功制備了二硫化鐵/硫摻雜碳（F

2、eS2@S-C）復合材料，探討了不同F(xiàn)e離子濃度下對復相材料的結構、電化學性能的影響。研究表明，在0.2M FeSO4濃度下制備得到的復合材料具有最均一的顆粒分布和最小的顆粒尺寸，并且具有較好的電化學性能。在0.1A g-1的電流密度下，100次循環(huán)后仍能保持689mAh g-1。即使在2A g-1高倍率下，復合材料比容量仍在400mAh g-1以上，顯示出良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。
　　2)以Hummers法制備了氧化石墨烯(

3、GO)，然后和鉬酸銨、硫代乙酰胺等前驅體進行水熱，再用高溫處理合成了MoS2/GO復合材料。通過添加不同含量的前驅體制備了不同比例MoS2/GO的復合材料，探討了不同微結構對其電化學性能的影響。實驗結果表明，當MoS2與GO摩爾比為1：1時，表現(xiàn)出疏松的三維絮狀結構且電化學性能優(yōu)于其他兩者。該材料在0.1A g-1電流密度下，50次循環(huán)后放電比容量仍有879mAh g-1，容量基本沒有衰減。在2A g-1的高電流密度下還能保持530mA

4、h g-1，當電流密度從2A g-1恢復到0.1A g-1，循環(huán)容量能恢復到0.1A g-1時的循環(huán)容量，表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。
　　3)將制備1:1比例MoS2/GO與硫復合，研究了二硫化鉬/石墨烯/硫復合材料(MG1@S)作為鋰硫電池正極的電化學性能。相比于純硫，MG1@S的電化學循環(huán)性能得到了極大的改善。經(jīng)過50次循環(huán)，放電比容量和充電比容量分別為534.1，535.5mAh g-1，庫倫效率接近100％。與第二次循環(huán)容量（