【摘 要】
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随着全球能源危机逐步加深,作为新能源支柱的锂离子电池得到了迅猛的发展。其中结构多变、种类丰富以及高理论容量的钼基电极材料备受关注,但差的导电性及结构不稳定性制约其在锂存储方面应用及其相应储锂性能。因此,开发新工艺、高性能且适于大电流充放电的钼基材料成为了当务之急。本文利用优化后工艺制备出分层纳米管CeO2@C@MoS2,探究了新工艺与MOF结构对制备电极材料储锂性能的影响,并对新工艺合成机理、材料
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随着全球能源危机逐步加深,作为新能源支柱的锂离子电池得到了迅猛的发展。其中结构多变、种类丰富以及高理论容量的钼基电极材料备受关注,但差的导电性及结构不稳定性制约其在锂存储方面应用及其相应储锂性能。因此,开发新工艺、高性能且适于大电流充放电的钼基材料成为了当务之急。本文利用优化后工艺制备出分层纳米管CeO2@C@MoS2,探究了新工艺与MOF结构对制备电极材料储锂性能的影响,并对新工艺合成机理、材料形貌及储锂性能进行了探究,此外,将材料应用于钠存储,拓展了材料钠离子电池领域的影响,主要内容如下:（1）采用静电纺丝并结合水热法制备出MoS2/C纤维,在0.1Ag-1下容量为400m Ahg-1,2Ag-1下循环300圈容量仅有240m Ahg-1,性能下降严重。其次通过预先合成CeO2管作为纳米骨架,结合碳包覆工艺制备出分层MoS2/C/CeO2纳米管,有效利用中空结构来缓解充放电过程中所产生体积膨胀。在1Ag-1下循环500圈,容量保持400m Ahg-1,当电流增大到4Ag-1容量仅保持220m Ahg-1。因而开发一种合成更简便,结构更稳定的纳米材料以适应大电流充放电非常必要。（2）基于Ostwald效应,通过熟化作用制备无模板CeO2:MoO3纳米管。在0.1Ag-1电流充放下容量保有560m Ahg-1,在2Ag-1下容量达400m Ahg-1。采用静电纺丝并结合水热法制备出CeO2@MoS2分层纳米管,在0.1Ag-1下容量达到1000m Ahg-1。在1Ag-1下循环500圈容量依然保持在440m Ahg-1。在该工艺下,即便是不同前驱体比例的CeO2@MoS2分层纳米管都表现出稳定电化学性能,其中在4Ag-1下循环1000圈容量依然保有250m Ahg-1。这种无需预先合成MOF就可制备出均一的分层纳米管,大大简化了合成工艺,拓展了在锂储存方面的应用。（3）利用PDA聚合反应制备CeO2:MoO3@C纳米管,提高了锂离子/电子传输能力,有效缓解体积膨胀,大幅提高了结构的稳定性。结合水热法制备CeO2@C@MoS2复合纳米管,0.1Ag-1下循环容量高达1050m Ahg-1,2Ag-1下循环2400圈循环容量依然高达500m Ahg-1。采用气相硫化工艺制备出S-CeO2@C@MoS2复合纳米管。在0.1Ag-1下容量达到1100m Ahg-1,1Ag-1电流下循环1000圈容量依然保持550m Ahg-1以上。钠储存中,在0.1Ag-1下循环100圈容量维持在700m Ahg-1,而1Ag-1下循环1000圈其比容量仍高达400m Ahg-1。全电池中0.1Ag-1下循环100圈容量仍保持在80m Ahg-1以上,效率达到92%。
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