本文關(guān)鍵詞：過(guò)渡金屬硫化物的可控合成與電化學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 二硫化鉬 二硫化鎢 負(fù)極材料 電化學(xué)性能

【摘要】：過(guò)渡金屬硫化合物具有獨(dú)特的電子、物理和化學(xué)性質(zhì),已經(jīng)在催化、摩擦、半導(dǎo)體、能量存儲(chǔ)、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域具有廣泛的研究和應(yīng)用。層狀結(jié)構(gòu)的二硫化鉬(MoS2)和二硫化鎢(WS2)是其中最具潛力的明星代表,無(wú)論從理論比容量、循環(huán)穩(wěn)定性還是環(huán)境友好方面來(lái)說(shuō),他們都具備作為新型鋰離子電池材料的優(yōu)異性能。本研究通過(guò)水熱法和硫化技術(shù)合成了MoS2,Li3Mo6S8嵌鋰化合物和WS2納米材料,對(duì)樣品進(jìn)行了X射線衍射以及FE-SEM等表征,隨后裝配成電池,研究了pH值,表面活性劑CTAB對(duì)MoS2的電化學(xué)性能影響以及Li3Mo6S8嵌鋰化合物和WS2的電化學(xué)性能。通過(guò)水熱法合成了MoS2,研究酸性條件下不同pH值對(duì)其電化學(xué)性能的影響。在pH=2的水熱溶液中生成了高純度花狀二硫化鉬樣品,其在50 mA·g-1電流密度下具有1184 mAh·g-1的放電比容量。伴隨鋰的嵌入/脫出,層狀結(jié)構(gòu)不能有效緩沖體積變化帶來(lái)的破壞,循環(huán)多次后容量逐漸衰減。通過(guò)CTAB輔助水熱法合成了MoS2,研究了CTAB添加量對(duì)產(chǎn)物形貌及電化學(xué)性能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)加入1%的CTAB時(shí)合成的花狀MoS2在電流密度100 mA·g-1下首次放電比容量高達(dá)1228 mAh·g-1。通過(guò)水熱條件下加入LiOH制備了Li3Mo6S8嵌鋰化合物。隨著LiOH濃度的增加,產(chǎn)物的微觀形貌從初始的片狀結(jié)構(gòu)變?yōu)楸砻娣謱拥膱A球形。研究表明0.1 M LiOH下合成的圓球形Li3Mo6S8嵌鋰化合物在100 mA·g-1電流密度下首次放電比容量可達(dá)1045mAh·g-1,即使在1000 mA·g-1高電流密度下,仍可保留400 mAh·g-1的首次放電比容量。通過(guò)水熱與硫化技術(shù)相結(jié)合的兩步法合成了納米二硫化鎢,其作為電極材料在電流密度100 m A·g-1下具有689 mAh·g-1的首次放電比容量,庫(kù)倫效率達(dá)到65%,同時(shí)多次充放電后循環(huán)穩(wěn)定性較好。
【關(guān)鍵詞】：二硫化鉬 二硫化鎢 負(fù)極材料 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O646;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 引言8
• 1.2 鋰離子電池概述8-10
• 1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展8-9
• 1.2.2 鋰離子電池的組成9
• 1.2.3 鋰離子電池的工作原理9-10
• 1.3 MoS_2和WS_2負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)特性10-11
• 1.4 MoS_2（WS_2）的合成方法11-14
• 1.4.1 機(jī)械剝離法11
• 1.4.2 熱分解法11-12
• 1.4.3 化學(xué)氣相沉積法12-13
• 1.4.4 水熱法13
• 1.4.5 溶膠-凝膠法13-14
• 1.4.6 離子插層剝離技術(shù)14
• 1.5 鋰離子電池中的應(yīng)用14-17
• 1.5.1 MoS_2（WS_2）負(fù)極材料14-15
• 1.5.2 MoS_2/C復(fù)合負(fù)極材料15-16
• 1.5.3 MoS_2/Graphene復(fù)合負(fù)極材料16
• 1.5.4 MoS_2（WS_2）其他復(fù)合負(fù)極材料16-17
• 1.6 課題研究的意義和主要內(nèi)容17-18
• 第二章 實(shí)驗(yàn)試劑儀器與研究方法18-22
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料及試劑18-19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備19
• 2.3 電極材料的表征19
• 2.3.1 X射線粉末衍射儀(XRD)19
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)-能量色散譜儀(EDS)19
• 2.4 扣式電池的組裝19-21
• 2.4.1 電極片的制備19-20
• 2.4.2 電池的組裝20-21
• 2.5 電化學(xué)性能測(cè)試21-22
• 2.5.1 交流阻抗測(cè)試(EIS)21
• 2.5.2 循環(huán)伏安曲線測(cè)試（CV）21
• 2.5.3 充放電性能測(cè)試21-22
• 第三章 pH值對(duì)水熱合成MoS_2的結(jié)構(gòu)及其電化學(xué)性能影響研究22-32
• 3.1 引言22
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分22-23
• 3.2.1 不同pH值條件下MoS_2的制備22-23
• 3.2.2 MoS_2作為負(fù)極的鋰離子電池組裝23
• 3.3 結(jié)果與討論23-31
• 3.3.1 X射線衍射分析(XRD)23-25
• 3.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分析25
• 3.3.3 EDS能譜分析25-26
• 3.3.4 電化學(xué)性能分析26-31
• 3.4 小結(jié)31-32
• 第四章 CTAB輔助水熱技術(shù)合成MoS_2及其性能研究32-40
• 4.1 引言32
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分32-33
• 4.2.1 MoS_2的制備32-33
• 4.2.2 電池的組裝與測(cè)試33
• 4.3 結(jié)果與討論33-39
• 4.3.1 X射線衍射(XRD)分析33
• 4.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分析33-34
• 4.3.3 EDS能譜分析34-35
• 4.3.4 電化學(xué)性能分析35-39
• 4.4 小結(jié)39-40
• 第五章 水熱合成Li_3Mo_6S_8嵌鋰化合物與性能研究40-46
• 5.1 引言40
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分40-41
• 5.2.1 Li3Mo6S8嵌鋰化合物的制備40-41
• 5.2.2 電池的組裝與測(cè)試41
• 5.3 結(jié)果與討論41-45
• 5.3.1 X射線衍射(XRD)分析41
• 5.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分41-42
• 5.3.3 電化學(xué)性能分析42-45
• 5.4 小結(jié)45-46
• 第六章 水熱合成WS_2及其電化學(xué)性能研究46-51
• 6.1 引言46
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分46-47
• 6.2.1 層狀WS_2納米材料的制備46-47
• 6.2.2 電池的制備與測(cè)試47
• 6.3 結(jié)果與討論47-50
• 6.3.1 X射線衍射(XRD)分析47-48
• 6.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分析48
• 6.3.3 電化學(xué)性能分析48-50
• 6.4 小結(jié)50-51
• 結(jié)論51-52
• 致謝52-53
• 參考文獻(xiàn)53-57
• 附錄57

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本文編號(hào)：1002097