石墨烯状二硫化钼/石墨烯复合材料作为锂离子电池负极的研究

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本文通过水解锂化的二硫化钼(LiMoS2)制备了石墨烯状二硫化钼,1并将其与石墨烯复合作为锂离子电池的负极材料。当添加的石墨烯与LiMoS2的质量比为15:100时,制得的复合材料(MoS2/GNS-15)呈现为由纳米片组装成的花状结构。该材料的高倍透射电镜照片显示石墨烯状二硫化钼仅由少数几层构成并且均匀地负载在石墨烯表面,2此外,有部分石墨烯嵌入到二硫化钼层间并导致其层间距显著增大(0.98 nm),这与XRD中观测到的(001)晶面相对应。MoS2/GNS-15纳米复合材料作为锂离子电池负极展现出了优异的电化学性能,在100 mA g-1倍率下,初始可逆容量达1400 mA h g-1,循环200周后容量仍可保持在1351 mA h g-1,相比块体二硫化钼及纯石墨烯状二硫化钼均有大幅提高。一方面,石墨烯可以提供二维导电网络并能有效抑制层状二硫化钼在充放电过程中的团聚;另一方面,层间距增大的石墨烯状二硫化钼不仅可以保证电解液的充分渗透,而且有利于锂离子的传输。因此,该纳米复合材料展现出了很高的容量和循环稳定性。
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