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《华东理工大学》 2014年
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二硫化钼/石墨烯复合负极材料的合成及其储锂行为研究

王丛  
【摘要】:针对MoS2作为锂离子电池负极材料时存在的导电率低、循环稳定性差的问题,结合石墨烯独特的二维纳米结构及其良好的导电性以及一定的储锂功能,采用水热法原位合成MoS2/石墨烯复合材料,用作锂离子电池负极材料,通过XRD、 SEM和TEM等分析表征手段对材料的微结构进行表征,并系统考察了所制石墨稀、MoS2及MoS2/石墨烯复合材料的电化学性能。本文的创新之处在于:1)采用水热合成法,制得一种三维球形花状结构的MoS2纳米材料;2)利用石墨烯独特的纳米结构及其优异导电性,将之与MoS2复合,有效改善了单一MoS2用作负极材料时的不足。在上述创新工作的基础上,得到如下主要结论或结果: (1)氧化石墨经过微波辐照后,已被还原、剥离成二维纳米结构的石墨烯,厚度为2~4层碳原子层,石墨烯的表面出现本征性的皱褶和卷曲,尺寸为微米级。通过孔结构分析,证明了石墨烯是具有狭缝孔结构的片状材料,其BET比表面积为436.8m2/g,孔径分布较为集中,主要为3~5nm的中孔。 (2)以钼酸钠和硫脲分别作为钼源和硫源,在240℃条件下水热合成的MoS2,具有三维球花状的微观结构,球花的直径约为1~2μm,由许多单层的MoS2纳米片层组装而成。高倍率透射电镜的观察结果表明样品具有明显的层状结构。孔结构分析结果表明,样品的孔道结构呈狭缝状,孔径集中分布于4~5nm范围内。 (3)电化学性能测试表明,MoS2/石墨烯复合负极材料用作锂离子电池负极材料时,电化学性能明显优于单纯的MoS2,不仅具有较高的可逆容量,而且循环稳定性和倍率性能也十分优异。在100mAh/g下循环100次后,MoS2/石墨烯复合负极材料的放电容量稳定在735.2mAh/g,容量保持率为60.4%;在100,200,400,800,1000mAh/g时,放电比容量分别为689.6,620.5,490.3,411.9,349.6mAh/g。复合材料的内阻也明显低于单纯的MoS2。这归因于石墨烯优良的导电性和独特的二维纳米结构。石墨烯含量的多少对于复合材料的电化学性能有明显的影响,在四种不同含量的样品中,当GO添加量为0.01g时,样品的循环稳定性和倍率性能最好。
【学位授予单位】:华东理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM912;TQ127.11

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