二硫化鎢在鈉離子電池中的應用

二硫化鎢擁有比石墨（0.34納米）大得多的0.62納米的層間間距。這將非常有利於Na⁺插層/去插層的可逆過程，使WS₂成為一種有前途的鈉離子電池（SIBs）的陽極材料。例如，Liu等人報導了一種WS₂納米線（NWs），其層間間距擴大到0.83納米。當應用于SIBs時，WS2 NWs在電流密度為100 mA.g^-1時表現出605.3 mAh.g^-1的非凡容量，而在50次迴圈後僅保留483.2 mAh.g^-1，顯示出較差的迴圈穩定性。與LIB類似，不理想的迴圈穩定性是限制WS₂在SIB中應用的因素之一。

鈉離子電池（SIBs）被認為是LIB的潛在替代品，由於鈉源的低成本和豐富性，最近被廣泛研究。然而，鈉的相對原子品質比鋰大，導致理論上的比容量較小。因此，提高鈉離子的儲存能力是研究SIBs陽極材料的一項緊迫任務。

（圖片來源：Uijin Chang/ ACS Appl. Mater. Interfaces）

為了克服這個問題，一個簡便的方法是定制WS₂的不同晶體納米結構。例如，Wang等人製備了（002）取向的WS₂納米片，由於寬的（002）取向的晶體層間間距和高結晶度，與（100）取向的WS₂相比，在電流密度為100 mA.g^-1的100次迴圈後，WS₂電極表現出85%的增強保留。

另一個策略是將WS₂與碳質基體材料（石墨烯、碳納米管和無定形碳）相結合，以緩衝Na⁺插層/脫層過程中的巨大體積變化。例如，Su等人研究了NIB中的WS₂-石墨烯納米複合材料，發現其具有良好的迴圈性和電化學性能。此外，Kong等人合成了嵌入石墨碳納米管的WS₂納米板。

受益于二硫化鎢納米板的局限性生長和獨特的相互連接的石墨碳納米結構，具有納米級WS₂分散性的複合材料不僅擁有更好的導電性和電解質可及性安排，而且還有效地緩衝了迴圈過程中的體積變化。此外，考慮到成本問題，Super P是一種有前途的陽極材料。Li等製備了WS₂/Super P複合材料，在100次迴圈後，在電流密度為100 mA.g^-1時，顯示出270 mAh.g^-1的高可逆鈉和鋰存儲容量，在200 mA.g^-1時，顯示出322 mAh.g^-1的存儲容量。

綜上所述，WS₂納米材料在鋰離子電池和鈉離子電池的應用中取得了一些進展。然而，當用作電池陽極時，WS₂納米材料具有低導電性和迴圈穩定性差的缺點，因此與碳質基體材料結合是一種被廣泛採用的方法。

（圖片來源：Uijin Chang/ ACS Appl. Mater. Interfaces）

超級電容器是一類廣泛用於混合動力汽車、新能源收集和轉換以及移動電子設備中的電化學儲能裝置。超級電容器的電極材料要求具有有效和可控的多孔結構、比表面積和良好的導電性。超級電容器可分為兩類：電雙層電容器（EDLC）和偽電容器（PC）。

前者依靠離子在電極表面的可逆吸附和解吸附來儲存電子；後者則是通過發生在電極表面的偽電容過程（包括欠電位沉積、快速氧化還原反應、非相變離子的快速插入和脫插）來儲備電子。與其他TMDCs一起，WS₂可以成為超級電容器應用的一個有前途的候選者，這取決於其獨特的結構和電氣性能。

根據目前的研究，有兩種策略可以改善其電容器的性能。一種方法是用合適的方法設計和製造納米結構，以增加WS₂的表面積。為了探索WS₂形態對其超級電容器性能的影響，人們進行了大量的實驗。Ansari等人製備了由幾層納米片組成的多孔WS₂（P-WS₂），在0.2℃的電流密度下，表現出292 mAh.g^-1的高比容量，並在100次迴圈中具有良好的迴圈穩定性。

文章來源：Sun, CB., Zhong, YW., Fu, WJ. et al. 二硫化鎢納米材料用於能源轉換和儲存。Tungsten 2，109-133（2020）。

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