石墨烯對二硫化鉬電化學性能的改善

二硫化鉬（MoS2）是一種典型的低維度過渡金屬硫化物，是一種分散性良好的細顆粒黑色粉末，是一種層狀結構材料，除了具有良好的潤滑性能之外，還有優异的半導體特性和理想的電化學性能，因而有望進一步提高鋰離子電池的綜合性能。

負極材料是鋰電池的重要組成部分之一，對電池的成本、性能、壽命起著關鍵性作用。目前，市面上普遍使用石墨作爲負極材料，其理論容量僅爲372mAh/g，所以很難滿足現代社會的需求。

爲了製造出更理想的負極材料，研究者就使用了低維度過渡金屬硫化物如MoS2來作爲負極材料。MoS2具有較寬的層間距，有利于鋰離子的脫嵌，而且理論容量達到670mAh/g。然而，在實際應用中，MoS2也存在諸多缺點：穩定的2H—MoS2本征電子電導率差，使其在鋰離子電池中運輸電子和離子能力差；隨著充放電循環過程的進行，電極材料逐漸粉化，電極結構不穩定而導致電池容量迅速衰减；MoS2納米片在充放電循環過程中會逐漸聚集在一起，降低材料表面活性，導致材料的電化學性能不佳。

爲了解决單純MoS2作爲負極材料的不足問題，研究者使用石墨烯（RGO）對它性能進行改善，即可以提高材料的導電性、結構穩定性、容量、循環穩定性和倍率性能等。研究表明，在石墨烯的作用下，MoS2層的Mo原子附近的電荷呈减少趨勢，MoS2/RGO整體態密度增强，使價帶中的電子更容易躍遷到導帶，同時，MoS2/RGO較單一MoS2低的擴散能壘使鋰離子更容易擴散。

實驗證明，MoS2/RGO複合材料在前70次充放電循環中，保持著800mAh/g以上的高放電比容量，經過100次循環後，放電比容量爲515.3mAh/g，明顯高于單一MoS2（170.8mAh/g）。同時，該複合材料具有優于單一MoS2的倍率性能，經過1000mA/g的大電流密度循環後重新回到100mA/g時，MoS2/RGO複合材料仍保持在高的放電比容量（941.2mAh/g）。

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