導(dǎo)電MoO2在高功率電容器和高容量鋰硫電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展,鋰離子電池開始難以滿足電動汽車等高能量需求裝置的要求,因此開發(fā)新型更高性能的電化學存儲體系是社會發(fā)展的必然趨勢。超級電容器和鋰硫電池由于具有高功率和高比容量受到越來越多人的關(guān)注。MoO2具有類金屬導(dǎo)電性、高熔點、高的化學穩(wěn)定性和高的理論比容量成為一種具有潛在價值的電化學儲能材料。
　　本文以過渡金屬氧化物MoO2為研究對象,采用模板法制備了介孔MoO2納米材料,采用現(xiàn)代測試方法對產(chǎn)物進行了表征,探究了MoO2在超級

2、電容器和鋰硫電池中的電化學性能。具體內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　以二氧化硅 KIT-6為模板,(NH4)6Mo7O24?4H2O為原料制備了介孔 MoO2,通過XRD、BET、SEM等進一步表征發(fā)現(xiàn),介孔MoO2是KIT-6的反向復(fù)制品,具有長程有序的介孔結(jié)構(gòu)、高達68.7 m2/g的比表面積。通過對比,合成的最佳條件為前驅(qū)體仲鉬酸銨與KIT-6以1:1.47(wt％)混合后在650℃下煅燒5 h,用2 M NaOH除去模板。制備

3、的介孔MoO2在以1 M LiOH為電解液,Ni網(wǎng)為對電極,甘汞電極為參比電極的三電極體系中,當掃速為5 mv/s時,比電容為145.75 F/g,10 mv/s時為135.97 F/g,50 mv/s時為125.78 F/g,在100 mv/s的比容量值保持率為78.8％。在兩電極體系中初始放電比電容為146 F/g(1 A/g),循環(huán)1000次后比電容為127 F/g,容量保持率為87％。通過溶解實驗發(fā)現(xiàn)其衰減主要原因是介孔MoO2

4、溶解于電解液中,使活性物質(zhì)減少。通過EQCM測試發(fā)現(xiàn)Li+是介孔MoO2電容儲能的工作離子。
　　采用加熱介孔MoO2和單質(zhì)硫制備了介孔MoO2/S復(fù)合材料,在鋰硫電池中表現(xiàn)出良好的電化學性能。通過對比不同硫含量的樣品發(fā)現(xiàn),當硫的負載量為40％時,表現(xiàn)出良好的循環(huán)性能,樣品m-MoO2/S-40的初始容量為1236.8 mAh/g,100個循環(huán)后仍有683.8 mAh/g,在5 C的高倍率下仍有543.5 mAh/g的容量,比單質(zhì)

5、硫和Super P的復(fù)合材料表現(xiàn)出更好的循環(huán)性能。但是,介孔 MoO2對多硫化物的吸附能力有限,性能并不能與碳材料相比。MoO2具有類金屬的導(dǎo)電性,可以將MoO2做成微孔結(jié)構(gòu),通過下一章介孔和微孔碳材料的對比發(fā)現(xiàn),微孔材料可能有更好的儲能性能。
　　通過加熱微孔碳材料ZIF-C和單質(zhì)硫的混合物制備了ZIF-C/S復(fù)合材料,復(fù)合材料的硫含量為34％,復(fù)合材料的初始放電比容量為1505 mAh/g,在100、300、500次循環(huán)的容量