适用于镁锂电池的高分散性MoS2纳米流体问世

由于快速的二维离子扩散通道，二硫化钼（MoS₂）在混合镁锂电池中具有巨大的前景。发表在ACS应用能源材料杂志上的一项新工作侧重于开发高度分布的MoS₂纳米流体，作为镁-锂电池的阴极材料，以增加容量和寿命。

可充电电池，如锂离子电池和镁离子电池，对于能源资源的有效管理至关重要，因为它们可以储存和释放电力，而不会对环境造成任何伤害。

（图片来源：P5h/Shutterstock.com）

锂离子电池（LIBs）由于其高重量级的功率密度、理论潜力和长期循环的稳定性，近来获得了相当大的关注。然而，由于锂源的稀缺性和在阳极表面形成的锂枝晶的缺陷，LIBs并不适合广泛的实际应用。

因此，由于资源的可用性和阳极的无枝晶发展，镁离子电池（MIBs）得到了发展。然而，镁离子电池工业应用的一个主要挑战是，由于这些电池的扩散动力学缓慢，在充放电操作中可能会出现明显的极化。

研究人员已经开发出具有混合盐电解质的MLIBs，以解决简单的锂离子和镁离子电池的问题。该混合电池系统由镁作为阳极，Mg²⁺/Li⁺混合盐作为电解质，以及层间材料作为阴极组成。这不仅充分发挥了无树枝状物的镁阳极的优势，而且还实现了Li⁺在阴极材料中的快速动力学反应。

目前，已经开发的大多数MLIBs是Daniell型电池，其中溶液中锂盐的吸收大大限制了MLIBs的能量密度。如果正极材料能够同时储存Li⁺和Mg²⁺，MLIBs将消除Daniell型电池的问题，同时保持高能量密度。

二硫化钼（MoS2）是传统的过渡金属二硫化物的代表，最近作为镁锂电池的阴极材料获得了相当大的兴趣。虽然大块的MoS₂与Mg²⁺插层不相容，但分散的MoS₂对Mg²⁺的扩散和保留更为有利。

传统上，人们采用各种技术来合成分散的MoS₂，包括机械剥落、电解剥落和液体剥落。然而，这些技术在其合成阶段往往是困难的，或者是耗费时间和精力的。因此，开发一种生产高度分散的纳米MoS₂的简单工艺对工业应用至关重要。

在这项研究中，使用盐酸来调节溶液中的硫离子浓度，制造了具有不同分散程度的MoS₂纳米流体。MoS₂具有明显的形态特征，具有较大的BET面积和较宽的晶格间距，使其作为混合型MLIBs的阴极材料显示出较大的容量、优良的速率效率和稳定的循环性能。

分散的结构和增强的晶格间距有利于电解质和材料之间的完全接触，并使电极内部的离子扩散路线长度最小化，因此促进了离子的扩散并提高了反应速率。MoS₂的独特结构使其在100次循环中实现了192.8 mAh g^-1的高可逆容量。

在这项工作中，研究人员通过使用盐酸控制溶液中硫离子的数量，成功制造了高度分布的MoS₂纳米流。目前的研究不仅为镁锂电池提供了一种可行的阴极材料，而且还强调了一种为其他工业用途制造高分散性MoS₂纳米流体的方法。

这项题为“Hydrochloric Acid-Assisted Synthesis of Highly Dispersed MoS₂ Nanoflowers as the Cathode Material for Mg-Li Batteries”的研究发表在ACS应用能源材料（2022）上。该研究主要由Xiong, Z等人开展。

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