锂离子电池mos2_rgo_tio2复合负极材料的制备及其电化学性能研究

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1、学校代码10530学号201510131353分类号TM912密级公开硕士学位论文锂离子电池MoS2RGOTiO2复合负极材料的制备及其电化学性能研究学位申请人张东国指导教师王金斌教授学院名称材料科学与工程学院学科专业材料工程研究方向新能源材料与器件二零一八年六月PreparationandElectrochemicalPerformanceResearchofMoS2RGOTiO2CompositeAnodeMaterialCandidateDongguoZhangSupervisorsProfessorJinbinWangCollegeSchoolofMaterialsScienc

2、eandEngineeringProgramNewEnergyMaterialsandDevicesSpecializationMaterialsEngineeringDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune2018摘要摘要随着电动汽车和移动电子器件的迅猛发展，锂离子电池得到了广泛应用。然而，石墨负极材料因其较低的比容量和安全性已难以满足市场发展的需求。因此，亟需研发一种新型的锂离子电池负极材料来取代石墨成为下一代商用负极材料。二硫化钼因其高的储能密度，独特的层状结构和高安全性，被视为最有前景的负极材料之一。然而

3、二硫化钼在锂离子脱嵌过程中体积变化产生的重堆叠及导电性差的问题，严重影响其循环稳定性及倍率性能。基于此，本论文采用TiO2纳米线阵列提高MoS2稳定性，利用还原氧化石墨烯增强其导电性，进而提高二硫化钼负极材料的循环稳定性和倍率性能。论文具体研究内容如下：(1)骨架TiO2纳米线阵列支撑的MoS2纳米片电化学性能研究。先利用水热法制备了直径约为40-80nm定向生长的高稳定性的TiO2纳米线阵列，然后利用水热法在TiO2纳米线阵列上制备了MoS2纳米片。通过形貌分析及电化学测试发现，当MoS2纳米片均匀地包裹在TiO2纳米线阵列上时，复合材料展现出优异的循环稳定性，在100mA/g的电流下经过1

4、00次循环之后剩余比容量为502mAh/g，在1000mA/g的电流下经过250次循环后的剩余比容量301mAh/g。(2)还原氧化石墨烯(RGO)复合的MoS2纳米片电化学性能研究。首先采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯，然后用水热法将MoS2纳米片制备在氧化石墨烯上并对其进行还原。通过形貌测试表明微波水热法制备出的复合材料中MoS2纳米片均匀的分散在还原氧化石墨烯上。电化学测试表明，复合材料相对于纯的MoS2纳米片电化学性能有明显的提升，尤其微波水热法制备出来的复合材料拥有更加优秀的高倍率性能，在1000mA/g下稳定循环500次，可逆比容量为446mAh/g。(3)RGO复合骨架

5、TiO2纳米线阵列支撑的MoS2纳米片电化学性能研究。用水热法将氧化石墨烯/MoS2纳米片共同制备在TiO2纳米线阵列上，并采用不同的温度退火。形貌测试显示当退火温度为300°C和400°C时，复合材料结构较为完整，未出现纳米线坍塌断裂现象。通过电化学测试表明，经过400°C退火的样品展现出高容量，良好的稳定性和高倍率性能，在200mA/g下循环100次能保留680mAh/g的可逆比容量，在1000mA/g的电流下能够稳定循环600次，而且保持532mAh/g的高容量。关键词：锂离子电池；负极材料；MoS2纳米片；TiO2纳米线阵列；还原氧化石墨烯I湘潭大学硕士学位论文AbstractWith

6、therapiddevelopmentofelectricvehiclesandmobileelectronicdevices,graphite,ascommercialanodematerialoflithiumbattery,cannotmeetthedevelopmentdemandofmarket,duetoitslowspecificcapacityandsafetyproblem.Therefore,itisurgenttofindanewanodematerialinsteadofgraphite.MoS2isconsideredasthenewgenerationcommerc

7、ialanodematerialforlithiumbatterybecauseofitshighenergystoragedensity,uniquelayeredstructureandhighsafety.However,thelargevolumeexpansionuponcyclingandthepoorconductivity,whichseriouslyaffectitscycles