本文關(guān)鍵詞：二硫化鉬（MoS_2）基復(fù)合納米材料的制備及其電化學(xué)儲鋰性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：發(fā)展和應(yīng)用電動汽車可有效緩解能源危機和環(huán)境污染。鋰離子電池因其能量密度高,使用壽命長,對環(huán)境無污染等眾多優(yōu)點而被認(rèn)為是當(dāng)今社會最有可能滿足電動汽車和混合電動汽車需求的高性能電池。然而,當(dāng)今商業(yè)化電池的負(fù)極材料石墨理論比容量較低,為372 m A h g-1,限制了鋰離子電池在電動汽車上的進(jìn)一步應(yīng)用。因而,眾多科研者致力于開發(fā)新型高容量負(fù)極材料。在眾多替代材料中,二硫化鉬(Mo S2)因具有大的理論比容量(~670 m A h g-1)而受到廣泛關(guān)注。Mo S2具有典型的層狀結(jié)構(gòu),層間通過微弱的范德華力相連,與石墨類似,層間距為0.615 nm,遠(yuǎn)大于石墨的0.335 nm。鑒于這些特性,Mo S2易被鋰離子嵌入,可作為一種優(yōu)異的鋰離子電池負(fù)極材料。然而在實際應(yīng)用中,Mo S2的電化學(xué)性能卻不盡人意,這主要由其半導(dǎo)體特性以及大的體積膨脹造成的。針對這些問題,我們做了一些工作。在第一個工作中,我們通過一種簡單的水熱法合成出三維層級Mo S2/PANI微米花,并用SEM,TEM,XRD,XPS和FT-IR等手段探究了其形貌和晶體結(jié)構(gòu),該復(fù)合物的優(yōu)異電化學(xué)性能也得以證實。此外,我們通過對Mo S2/PANI微米花在N2氣氛、500℃條件下熱處理4 h,即可進(jìn)一步獲得Mo S2/C微米花。Mo S2/C復(fù)合物表現(xiàn)出更為優(yōu)異的電化學(xué)性能,在電流密度100 m A g-1下,可逆容量可達(dá)到888.1 m A h g-1,且其庫倫效率一直保持在90%以上,而即使在大電流密度1000 m A g-1,該樣品的可逆容量仍可保持在511 m A h g-1。二維納米片具有更短、更多的鋰離子擴(kuò)散通道以及更強的動力學(xué)行為,更適合用于鋰離子電池負(fù)極材料。因此在接下來工作中,我們以二硫化鉬納米片和氧化石墨為初始材料制備出三維多孔二硫化鉬/氮摻雜石墨烯氣凝膠。在水熱過程中,氧化石墨烯會被二甲基甲酰胺(DMF)溶液還原并伴隨氮摻雜反應(yīng)發(fā)生,同時氮摻雜石墨烯和二硫化鉬納米片通過π-π堆疊作用共組裝為三維結(jié)構(gòu)。該復(fù)合物具有大的比表面積、多孔結(jié)構(gòu)和良好電子電導(dǎo)率,這些特性結(jié)合氮摻雜石墨烯引入的眾多缺位以及二硫化鉬納米片與氮摻雜石墨烯的協(xié)同作用共同造就出二硫化鉬/氮摻雜石墨烯氣凝膠(質(zhì)量比為3:1)優(yōu)異的電化學(xué)性能,在100 m A g-1可逆容量可達(dá)到1053 m A h g-1,大電流密度1000 m A g-1下可逆容量保持在592 m A h g-1。
【關(guān)鍵詞】：二硫化鉬 導(dǎo)電材料 微米花 氣凝膠 負(fù)極材料 鋰離子電池
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O646.54;TM912
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 課題背景及研究意義10-42
• 1.1 前言10
• 1.2 鋰離子電池概述10-21
• 1.2.1 鋰離子電池發(fā)展簡介10-11
• 1.2.2 鋰離子電池工作原理11-12
• 1.2.3 鋰離子電池特點12
• 1.2.4 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)組成12-13
• 1.2.5 鋰離子電池正極材料13-17
• 1.2.5.1 層狀Li MO_2 (M=Co，Ni) 材料14-15
• 1.2.5.2 尖晶石Li Mn_2O_4材料15-16
• 1.2.5.3 橄欖石Li Fe PO_4材料16
• 1.2.5.4 以Li Mn_(1/3)Co_(1/3)Ni_(1/3)O_2為代表的三元材料16-17
• 1.2.6 鋰離子電池負(fù)極材料17-20
• 1.2.6.1 碳材料17
• 1.2.6.2 硅基材料17-18
• 1.2.6.3 錫基材料18
• 1.2.6.4 鍺基材料18-19
• 1.2.6.5 過渡金屬氧化物材料19-20
• 1.2.6.6 其他負(fù)極材料20
• 1.2.7 鋰離子電池電解液20-21
• 1.2.8 鋰離子電池隔膜21
• 1.3 過渡金屬二硫化鉬概述21-40
• 1.3.1 二硫化鉬（Mo S_2）的結(jié)構(gòu)22-23
• 1.3.2 二維（2D）過渡金屬二硫化鉬的制備方法23-28
• 1.3.2.1 機械剝離法23
• 1.3.2.2 剝離法23-25
• 1.3.2.3 電化學(xué)嵌鋰再剝離法25-26
• 1.3.2.4 研（球）磨再超聲法26-27
• 1.3.2.5 化學(xué)氣相沉積法27
• 1.3.2.6 熱分解法27-28
• 1.3.2.7 水熱法28
• 1.3.3 二硫化鉬在鋰離子電池上的應(yīng)用28-40
• 1.3.3.1 制備特殊形貌納米材料29-36
• 1.3.3.2 復(fù)合化36-40
• 1.4 課題研究內(nèi)容40-42
• 第二章 三維層級Mo S_2/PANI和Mo S_2/C結(jié)構(gòu)的制備及其在鋰離子電池上的應(yīng)用42-57
• 2.1 引言42-43
• 2.2 實驗試劑及儀器43-44
• 2.3 實驗過程44-45
• 2.4 結(jié)果與討論45-56
• 2.4.1 三維層級結(jié)構(gòu)的制備及表征45-51
• 2.4.2 電化學(xué)性能測試51-56
• 2.5 本章小結(jié)56-57
• 第三章 共組裝法制備 3D多孔二硫化鉬/氮摻雜石墨烯氣凝膠及其電化學(xué)性能研究57-70
• 3.1 引言57-58
• 3.2 實驗試劑及儀器58-59
• 3.3 實驗過程59-60
• 3.4 結(jié)果與討論60-69
• 3.4.1 樣品的制備與表征60-66
• 3.4.2 不同比重Mo S_2電化學(xué)性能66-69
• 3.5 小結(jié)69-70
• 第四章 結(jié)論與展望70-72
• 參考文獻(xiàn)72-82
• 致謝82-83
• 個人簡歷及碩士期間發(fā)表論文與科研成果83

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本文編號：365104