偏鎢酸銨製備石墨烯-WS2複合材料作為鋰離子電池負極材料

很多策略和途徑被用於嘗試加強下一代電動汽車 (EV) 的鋰離子電池 (LIB) 的製定。然而,提高鋰離子電池的能量密度是擴大當前電動汽車行駛里程的關鍵。石墨已被廣泛用作工業標準鋰離子電池負極材料。然而,石墨的理論容量較低。二硫化鎢 (WS2) 是一種透射金屬氧化物,具有三角棱柱結構,是塊體形式的間接帶隙半導體,單層帶隙為 1~1.3eV。此功能用於各種領域,包括能量存儲、催化、太陽能電池、傳感和電子設備。
石墨烯圖片
為了克服這些缺點,石墨烯-WS2 複合材料使用偏鎢酸銨 (AMT) 製備,這是一種有廣泛應用前途的鋰離子電池負極材料。石墨烯-WS2複合材料的合成步驟如下:
將 0.8142 的 AMT 溶解在 15 mL 去離子水中,然後將溶液與 100 mL 氧化石墨烯 (GO) 溶液 (2 mg/mL) 混合。 GO與WS2的質量比對應於1:4。然後將溶液轉移到聚四氟乙烯模具中,在那裡它們在 80°C 下自組裝以在 24 小時內形成薄膜。使用水合肼蒸汽處理將溶液還原以獲得前體。將前驅體在管式爐中(600℃,6h)在氮氣氣氛下煅燒以獲得WO3和還原GO(rGO)複合材料(G@WO3)。最後,將樣品與硫脲以1:20的質量比混合,然後在氮氣氣氛下在850°C下煅燒3小時。成功合成了石墨烯-WS2 複合材料。
石墨烯-WS2 複合材料的 TEM 圖像
綜上所述,石墨烯-WS2 複合材料已成功製備為鋰離子電池負極材料的 AMT。石墨烯-WS2 複合材料具有高初始比容量(0.1A g-1 時~980mAh g-1)、最佳循環性能(0.1A g-1 下 100 次循環後~450mAh g-1)和優異的倍率性能(~300mAh g-1 在 2A g-1)。石墨烯/WS2 的質量比影響了 WS2 和石墨烯之間的接觸,多孔納米膜結構促進了鋰離子擴散的動力學。石墨烯和 WS2 之間改進的接觸有助於石墨烯-WS2 複合材料的卓越性能。

 

 

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