二硫化钨在钠离子电池中的应用

二硫化钨拥有比石墨（0.34纳米）大得多的0.62纳米的层间间距。这将非常有利于Na⁺插层/去插层的可逆过程，使WS₂成为一种有前途的钠离子电池（SIBs）的阳极材料。例如，Liu等人报道了一种WS₂纳米线（NWs），其层间间距扩大到0.83纳米。当应用于SIBs时，WS2 NWs在电流密度为100 mA.g^-1时表现出605.3 mAh.g^-1的非凡容量，而在50次循环后仅保留483.2 mAh.g^-1，显示出较差的循环稳定性。与LIB类似，不理想的循环稳定性是限制WS₂在SIB中应用的因素之一。

钠离子电池（SIBs）被认为是LIB的潜在替代品，由于钠源的低成本和丰富性，最近被广泛研究。然而，钠的相对原子质量比锂大，导致理论上的比容量较小。因此，提高钠离子的储存能力是研究SIBs阳极材料的一项紧迫任务。

（图片来源：Uijin Chang/ ACS Appl. Mater. Interfaces）

为了克服这个问题，一个简便的方法是定制WS₂的不同晶体纳米结构。例如，Wang等人制备了（002）取向的WS₂纳米片，由于宽的（002）取向的晶体层间间距和高结晶度，与（100）取向的WS₂相比，在电流密度为100 mA.g^-1的100次循环后，WS₂电极表现出85%的增强保留。

另一个策略是将WS₂与碳质基体材料（石墨烯、碳纳米管和无定形碳）相结合，以缓冲Na⁺插层/脱层过程中的巨大体积变化。例如，Su等人研究了NIB中的WS₂-石墨烯纳米复合材料，发现其具有良好的循环性和电化学性能。此外，Kong等人合成了嵌入石墨碳纳米管的WS₂纳米板。

受益于二硫化钨纳米板的局限性生长和独特的相互连接的石墨碳纳米结构，具有纳米级WS₂分散性的复合材料不仅拥有更好的导电性和电解质可及性安排，而且还有效地缓冲了循环过程中的体积变化。此外，考虑到成本问题，Super P是一种有前途的阳极材料。Li等制备了WS₂/Super P复合材料，在100次循环后，在电流密度为100 mA.g^-1时，显示出270 mAh.g^-1的高可逆钠和锂存储容量，在200 mA.g^-1时，显示出322 mAh.g^-1的存储容量。

综上所述，WS₂纳米材料在锂离子电池和钠离子电池的应用中取得了一些进展。然而，当用作电池阳极时，WS₂纳米材料具有低导电性和循环稳定性差的缺点，因此与碳质基体材料结合是一种被广泛采用的方法。

（图片来源：Uijin Chang/ ACS Appl. Mater. Interfaces）

超级电容器是一类广泛用于混合动力汽车、新能源收集和转换以及移动电子设备中的电化学储能装置。超级电容器的电极材料要求具有有效和可控的多孔结构、比表面积和良好的导电性。超级电容器可分为两类：电双层电容器（EDLC）和伪电容器（PC）。

前者依靠离子在电极表面的可逆吸附和解吸附来储存电子；后者则是通过发生在电极表面的伪电容过程（包括欠电位沉积、快速氧化还原反应、非相变离子的快速插入和脱插）来储备电子。与其他TMDCs一起，WS₂可以成为超级电容器应用的一个有前途的候选者，这取决于其独特的结构和电气性能。

根据目前的研究，有两种策略可以改善其电容器的性能。一种方法是用合适的方法设计和制造纳米结构，以增加WS₂的表面积。为了探索WS₂形态对其超级电容器性能的影响，人们进行了大量的实验。Ansari等人制备了由几层纳米片组成的多孔WS₂（P-WS₂），在0.2℃的电流密度下，表现出292 mAh.g^-1的高比容量，并在100次循环中具有良好的循环稳定性。

文章来源：Sun, CB., Zhong, YW., Fu, WJ. et al. 二硫化钨纳米材料用于能源转换和储存。Tungsten 2，109-133（2020）。

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