碳材料改性二硫化钼高性能负极材料的结构设计与研究

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1、碳材料改性二硫化钼高性能负极材料的结构设计与研究TheStructureDesignandPropertyStudyofCarbonModifiedMoS2AnodewithHighPerformances工程领域：材料工程（材料学）作者姓名：王宝玉指导教师：郭瑞松教授企业导师：徐思沛高级工程师天津大学材料科学与工程学院二零一七年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作和取得的研宄成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学份或证书而伸用

2、过的材料一。与我同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：玉｜；王＾签字日期：年Ａ月；丨日；学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并、、汇编以供查阅和借阅采用影印缩印或扫描等复制手段保存。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）７学位论文作者签名：王宝五导师签名：＾，＇／上签字日期Ａ月丨义口Ｉ：２。／日签字

3、日期年：７年了月丨日摘要层状过渡金属硫化钼（MoS2）作为锂离子电池电极材料，具有理论比容量高、工作温度范围宽等优点，但是体积膨胀和电子电导率差严重地限制了MoS2电极材料的发展。为了克服这两种缺陷，本文设计制备了两种不同结构的MoS2基复合材料用作锂离子电池负极材料，同时设计了两种不同结构的MoS2基电极材料，研究了其电化学储锂性能。利用真空抽滤法制备“点-线-面”结构的N-CNT/MoS2@C自支撑电极，同时对电化学性能进行了研究。得益于球形MoS2@C，线形N-CNT和具备三维网络状结构的再生纸三种材料之间形成的协同作用，N-M-RP薄膜在不同倍率下表现

4、出相对较高的放电比容量（990mAhg-1），N-CNT再生纸薄膜（N-RP薄膜）呈现出成为电极材料的可能性（280mAhg-1），而只沉积了MoS2@C的再生纸薄膜（M-RP薄膜）几乎没有储锂的性能（0mAhg-1），根本不能用作锂离子电池电极材料。在高倍率下（500mAg-1），N-M-RP循环200圈之后的可逆比容量分别为740mAhg-1。所制备的“点-线-面”结构复合材料融合了3种材料的优点，能够最大限度地发挥各自的功能，使得电极材料具备优异的电化学性能。采用水热法制备”同轴管状”结构MoS2/氮掺杂石墨烯纤维（N-G-M）复合材料，并对电化学性能进行了

5、研究。这种管状结构的复合材料具有明显的特点，氮掺杂石墨烯纤维作为材料骨架不仅保证了电子的快速传导，而且减弱了MoS2在充放电过程中出现的体积膨胀。作为锂离子电池负极材料，同轴管状MoS2/氮掺杂石墨烯纤维复合材料表现出良好的循环性能和倍率性能。在1Ag-1高倍率条件下，N-G-M的可逆放电容量保持在398mAhg-1。在100mAg-1倍率下循环50圈，N-G-M、G-M和纯MoS-1-12的放电比容量分别为600mAhg、361mAhg和107mAhg-1。“同轴管状”结构的N-G-M复合材料一方面缓解了二硫化钼材料的体积膨胀，另一方面为复合材料提供了良好的电子

6、电导，使得制备的N-G-M复合材料表现出优异的电化学性能。关键词：二硫化钼，碳材料，结构设计，锂离子电池，负极材料IABSTRACTWhenMolybdnumdisulfide(MoS2)isusedasLIBsanode,itexhibitslarge-currentcharge/dischargecapabilityandwideoperationtemperatureregion.Inspiteoftheseadvantages,thevolumeexpansionandlowelectronicconductivityduringthecharge/dis

7、chargeprocessstilllimititsfurtherdevelopment.Basedontheseshortcomings,thispaperexploresvariousmethodstodesigntwodifferentstructuresofMoS2-basedmaterialsappliedforLIBsanode.Theelectrochemicalperformanceshavebeenmeasuredbymeansofgalvanostaticmethod,cyclicvoltammetry(CV)andelectrochemica

8、lspec