MoS2纳米管在高性能负极材料中的应用

作为过渡金属硫化物的典型代表,二硫化钼(MoS2)超细颗粒是一种维度较低的层状材料,因有较高的化学活性、适中的层间距、良好的储荷性能和热化学稳定性等特点,而深受现代储能研究者的青睐。

MoS2纳米管在高性能负极材料中的应用图片

据中钨在线了解,MoS2纳米管、硫化亚锡(SnS)与碳(C)材料结合能制造出高性能的钠离子电池负极材料,主要体现在该负极的理论容量较大、循环寿命较长及电荷传输速率较快等。

众所周知,在双碳的大背景下,新能源汽车已成为世界汽车发展的必然趋势。作为新能源汽车能量的主要来源,动力电池的需求量也将随着新能源汽车的发展而增加。从目前的市场来看,动力电池主要以锂离子电池为主,但因为锂材料钴和锂资源供应短缺及价格偏高,严重缩减汽车企业的利润空间,所以越来越多的企业才更愿意投入钠离子电池的研发生产。

与锂电池相比,钠电池的优势有钠元素储量丰富,安全性较高及循环寿命较长,劣势有能量密度较低,生产技术较不成熟及成本较高。值得注意的是,钠电池成本之所以比锂电池的高,很大程度上是因为目前生产技术不成熟和产量较少。

为了解决钠离子电池能量密度低的问题,负极材料的改善成为重要的途径之一。硫化亚锡是一种二维度的层状材料,因晶体结构特殊,而具有较高的理论容量、较低的放电电压平台和较宽的离子迁移通道等优点,进而被认为是一种较为理想的钠储存负极材料。然而,SnS的低电导率和高体积膨胀率限制了它在实际生产中的应用。

针对硫化亚锡作高质量负极材料的难题,中南大学研究者通过溶剂热反应法合成了MoS2/SnS@C中空分级纳米管,幷作钠离子电池的负极,展现出了优异的倍率和循环性能。

研究表明,空心分级纳米管外层的有机热解碳能提高材料的电子导电性;内层空心二硫化钼纳米管可以支撑材料结构和抑制材料的体积膨胀,幷提供大的钠离子运输通道;SnS和MoS2之间形成的异质结有助于钠离子扩散。

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