多孔二硫化鉬泡沫用作鋰電池負極材料

近日，阿蔔杜拉國王科技大學（KAUST）與沙特阿美石油公司（Aramco）的研究者共同開發了一種高度有序的無機泡沫——3D分層多孔二硫化鉬泡沫（MoS2）。該泡沫因具有複雜的層次結構（七個數量級結構層次）和優異的電化學性能，而適合製作高性能的鋰電池負極材料，能輕鬆且快速地嵌入和脫出鋰離子。

二硫化鉬是一種典型的低維度過渡金屬硫化物半導體材料，具有較高的理論比容量（~670mAh/g）和較短的離子運輸距離，所以被視為富有前景的鋰離子電池負極材料。然而，MoS2由於層狀結構堆疊且易碎即層與層之間會滑動，而導致電化學穩定性不佳，再加上實際應用中材料體積效應大和擴散動力學緩慢，更是限制MoS2在鋰電池中的應用。

有鑒於此，KAUST和Aramco的研究者就將二維MoS2納米片轉化為有組織的、穩定的三維MoS2泡沫，以用於鋰離子電池負極材料。研究表明，3D MoS2泡沫負極材料能夠提供超出預期的鋰離子電荷存儲容量，優於現有技術水準的分層黑磷(BP)、矽-石墨烯、矽@C、矽(Si)和中孔石墨烯顆粒負極；3D MoS2泡沫有望用於高功率密度和長迴圈壽命相結合的應用前景；3D MoS2泡沫的優異倍率性能，使其成為鋰離子混合電容器的理想候選材料，有望提供比鋰離子電池更高的功率密度和比超級電容器更高的能量密度。

MoS2泡沫具有高度有序的層次結構，無論是從納米結構元素還是從可視化特徵的角度來看，都對實現高倍率性能鋰電負極材料非常關鍵，能反復承受膨脹和收縮。

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