千层岩结构二硫化钨-碳纳米复合材料

锂离子电池在数码相机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、移动电源、电动汽车等方面具有广泛的应用。然而，目前商用的锂离子电池负极材料——石墨，其较低的比容量和较差的倍率性能，已不能满足锂离子电池快速发展的要求。因此，开发新型的可取代石墨的负极材料显得尤为重要。例如，日本东芝材料已开发出使用钨电极的锂离子电池。

二硫化钨（WS2）被认为是一种很有前景的锂离子电池负极材料，不仅价格低廉、安全性能好，而且其独特的二维层状结构，层与层之间通过 弱的范德华力相连，有利于锂离子在活性物中的快速扩散。

制备的二硫化钨负极材料存在以下缺点：一方面尽管制备的二硫化钨材料具有纳米尺寸，但二硫化钨本身的导电性能差，另一方面，通常采用二硫化钨碳复合材料的基底都是二维石墨烯或一维碳纳米纤维，而这些基底的制备成本非常高，并且二硫化钨与基底的合成过程也非常的繁琐复杂，不可控性极高，重复性差。为了解决这些问题，有学者提出了一种千层岩结构的二硫化钨-碳纳米复合材料。

千层岩结构的二硫化钨-碳纳米复合材料具有类似于自然界千层岩结构的形貌：纳米碳材料处于层状结 构的二硫化钨的层板间，二硫化钨层和纳米碳层层层堆叠。这样碳材料不仅可以充当电子 传输通道，提高了电极材料的导电性，而且其扩大了层间距离，增加了Li+在层间的扩散能 力。该材料体现出了难以预料的优异电性能，其制取过程包括：

1）称量0.06 mol三氧化钨与0.03 mol氧化铋充分混合后置于马弗炉于空气氛围下600℃高温煅烧48 h，转入500mL四口烧瓶中，加入200mL浓度为8mol/L盐酸进行质子化，离心， 洗涤，干燥后得到H₂W₂O₇。

2）取20 mL乙二胺(分析纯)溶于70 mL环己烷溶剂中，称取1.7 g H2W2O7加入上述 混合溶液中，搅拌反应120 h，抽滤，60 oC减压干燥72 h后得到乙二胺插层的H2W2O7有机/无机杂化化合物；

3)将乙二胺插层的H₂W₂O₇有机/无机杂化化合物置于管式加热炉，在氩气气氛中以7℃/min的升温速率加热至600℃，保温处理2 h后缓慢冷却至室温，得氧化钨-碳复合材料。

4）取0.5 g氧化钨-碳复合材料与8.0 g硫脲，充分混合后于管式炉子，氩气氛围下，以7℃/min的升温速率加热至700℃，保温处理2 h缓慢冷却，得到千层岩结构二硫化钨/碳纳米复合材料。

千层岩结构二硫化钨-碳纳米复合材料类似于三明治结构，碳处于少层二硫化钨的层板间，不仅可以充当电子传输通道，提高了电极材料的导电性，而且其扩大了层间距离，增加了Li+在层间的扩散能力。该复合电极材料表现出较高的比容量，良好的循环性能和倍率性能。工艺简单，原料成本低，易于实现工业化生产。

• < 上页
• 下页 >