二硫化钼复合材料的制备及其储锂性能研究

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1、中图分类号：O06论文编号：153118304学科分类号：430.1030密级：天津理工大学研究生学位论文二硫化钼复合材料的制备及其储锂性能研究（申请硕士学位）一级学科：材料科学与工程学科专业：材料科学与工程研究方向：锂离子电池作者姓名：王艳杰指导教师：王成教授2018年03月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreePreparationofmolybdenumdisulfidecompositesandtheirlithiumstoragepropertiesByYanJieWangSuper

2、visorProfessorChengWangMarch,2018摘要能源和环境是人类赖以生存和发展的基本条件,是支撑国家建没和经济发展的重要基础,也是当今社会面临的两大难题。新能源的开发和利用是是解决能源和环境问题的一种有效方式,当然开发和利用新能源就势必涉及到能源的存储、运输和能量之间的转变。电池就是一种能存储电能的能量转换装置。目前为止，因为其高的库伦效率和好的循环稳定性，石墨一直是锂离子电池（LIBs）负极的首选材料，其理论容量为372mAh/g，+−82−1限定了锂离子电池（LIBs）的能量密度。另外，在石墨结构中Li扩散（10cms）速率低，也导致锂离子电池（LIBs）能量

3、密度低，仍然是电动汽车应用中的一大障碍。因而，众多科研者致力于开发新型容量负极材料。在繁多的负极材料替代者中，二硫化钼（MoS2）因具有较大的理论比容量（670mAh/g）而受到科研工作者的广泛关注。同时，其较大的层间距为锂离子的嵌入/脱嵌提供了良好的条件，具在锂离子电池（LIBs）材料方面具有良好的应用前景。本文主要研究内容如下。1、通过原位生长的水热法合成了二硫化钼与石墨烯的复合材料，并研究了复合材料对锂离子电池（LIBs）电化学性能的影响。SEM、TEM等表征表明MoS2均匀地生长在石墨烯表明，通过XRD测试，发现MoS2的层间距由0.65nm增大至0.95nm。电池性能测试表明

4、，在电流密度100mA/g下，电池循环50圈仍能保持在1030.6mAh/g；在高电流密度1000mA/g，电池循环50圈仍能达到725.5mAh/g。复合材料电化学性能的提高与石墨烯本身的优异性能有关，在充分利用二硫化钼高比容量的前提下，通过与石墨烯复合增大了二硫化钼的层间距，增强了其结构的稳定性，提高了材料的导电性，从而增强了其电化学性能。2、合成了Mo2C/MoO2@MoS2复合材料，我们利用固液反应、退火、水热等步骤合成硫化钼与碳化钼及氧化钼的复合物，并对其微观结构、表面形貌及电化学性能等进行表征。电池测试性能表明，在电流密度100mA/g，电压范围0.001-3V，很显然Mo

5、S2的循环性能最差，50圈循环以后可逆容量已下降到50.1mAh/g，只有初始容量的14.56%。Mo2C/MoO2纳米带在50个循环可逆容量降至522.2mAh/g，容量保持率为76.50%。而Mo2C/MoO2@MoS2复合材料在第50个循环仍有高达833.5mAh/g的容量，由循环曲线可以看出，其电化学稳定性比较好。关键词：硫化钼复合材料，石墨烯，水热法，插层，碳化钼，锂离子电池AbstractThemainwaytoeffectivelyeasetheenergycrisisandenvironmentalpollutionistodevelopandapplyelectric

6、vehicles.High-performancebatteriesthataremostlikelytomeetthedemandforelectricvehiclesandhybridelectricvehiclesintoday'ssocietyareconsideredaslithium-ionbatteries(LIBs)becauseoftheiradvantagessuchaslongservicelife,highenergydensity,andenvironmentalfriendliness.Untilnow,graphitehasbeenthematerialo

7、fchoiceforthenegativeelectrodeoflithium-ionbatteries(LIBs)becauseofitshigh-1Coulombicefficiencyandgoodcyclestability,withatheoreticalcapacityof372mAhg,+whichlimitstheenergydensitiesoflithium-ionbatteries(LIBs).Inaddition,the