MoS2锂离子电池负极材料研究方面最新进展

据悉，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所功能材料研究员赵邦传课题组在MoS2锂离子电池（LIBs）电极材料研究方面的最新进展，相关研究结果分别发表在ChemElectroChem，Nanoscale，Small 上。

此前，市场化石墨负极材料由于理论比容量（372 mAh/g）较低，无法满足人们对电池能量和功率密度的需求，而且倍率性能较差，不能很好地匹配正极材料以获得最佳的电化学性能。另外，石墨极低的工作电压使LIBs工作时存在较大的安全隐患。因此，探索综合性能较高的负极材料成为当前锂电研究领域的一个热点。

作为二维材料的典型代表，MoS2具有类似石墨烯的层状结构和高理论比容量 （669 mAh/g），被众多人认为是下一代理想型的锂离子电池负极材料。不过，MoS2作为LIBs负极材料也存在一定的缺陷，如因材料导电性不好引起的倍率性能不佳、循环过程中因体积变化大引起稳定性能差等。

为解决上述问题，课题组利用金属钴单质对MoS2材料进行了改性，获得了具有较好电化学性能的MoS2/Co复合材料。实验表明，MoS2/Co复合材料在2 A/g电流密度下容量仍可保持在700 mAh/g以上，研究结果发表在ChemElectroChem 上。

为进一步提高电极的循环稳定性，采用V4C3MXene (迈科烯)和MoS2进行复合，并结合碳包覆工艺制备了V4C3-MXene/MoS2/C复合材料，由于V4C3-MXene可有效增强材料的导电性和电极结构的稳定性，碳包覆可进一步稳定材料的结构并增大材料的比表面积，从而显著改善了电极材料的电化学性能，V4C3-MXene/MoS2/C电极在1 A/g电流密度下经450次循环后其容量可达到600 mAh/g左右，即使在10 A/g的电流密度情况下，容量仍能保持在500 mAh/g左右，相关结果发表在Nanoscale上。

与上述2H相MoS2相比，1T相MoS2在导电性和层间距上具有一定优势，但由于1T相MoS2的制备过程复杂，且产品不稳定的缺点。研究人员采用葡萄糖辅助水热法合成了具有少层结构的1T相MoS2与碳复合的1T-MoS2/C材料，该MoS2复合材料在1A/g电流密度下初始比容量为920.6 mAh/g，经300次循环容量为870mAh/g，在10A/g大电流密度下比容量仍能保持在600 mAh/左右，表现出较为优异的循环和倍率性能，相关结果发表在Small上。

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