三維石墨烯-MoS2異質(zhì)結(jié)增強(qiáng)Sn基鋰電負(fù)極材料儲鋰性能研究.pdf

1、目前石墨烯/Sn納米復(fù)合材料在鋰離子電池負(fù)極方面的應(yīng)用已被廣泛研究，并具有優(yōu)異的電化學(xué)性能。然而，石墨烯的可逆容量較低，勢必降低石墨烯/Sn復(fù)合體系的儲鋰容量。進(jìn)一步提高Sn基復(fù)合材料的儲鋰能力，制備更高性能的Sn基鋰電負(fù)極材料仍是巨大的挑戰(zhàn)。
　　具有獨(dú)特二維結(jié)構(gòu)的 MoS2納米片與二維石墨烯具有高結(jié)構(gòu)匹配性；同時MoS2納米片的引入可為Sn納米顆粒的負(fù)載提供更多的活性表面，而且在一定程度上限制Sn顆粒團(tuán)聚長大。因此，石墨烯、M

2、oS2納米片及金屬Sn的復(fù)合有望通過發(fā)揮三者的協(xié)同效應(yīng)進(jìn)一步提升復(fù)合電極的綜合電化學(xué)性能。為此，本論文以NaCl為模板，以檸檬酸、氯化亞錫、鉬酸銨和硫脲為反應(yīng)原料，采用化學(xué)氣相沉積（CVD）法原位合成了三維垂直堆垛石墨烯/MoS2異質(zhì)結(jié)負(fù)載Sn@C納米顆粒(3D VS-MoS2/GHNS/Sn@C)，系統(tǒng)研究了制備工藝流程及參數(shù)（如：NaCl/Sn摩爾比、還原溫度、CVD溫度和時間等）對3D VS-MoS2/GHNS/Sn@C復(fù)合材料物

3、相、形貌與結(jié)構(gòu)的影響，探討了復(fù)合材料的生長機(jī)制，并考察了其用于鋰電負(fù)極材料時的儲鋰性能與機(jī)制。
　　研究表明：NaCl的自組裝效應(yīng)及空間限域作用為構(gòu)建三維多孔的連續(xù)碳網(wǎng)絡(luò)和垂直堆垛石墨烯/MoS2異質(zhì)結(jié)提供了模板，同時在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)NaCl的加入量可實(shí)現(xiàn)不同厚度的三維碳網(wǎng)絡(luò)的可控制備；低溫還原過程中，負(fù)載在石墨烯表面的MoS2納米片可促進(jìn)Sn納米顆粒均勻負(fù)載于三維石墨烯/MoS2異質(zhì)結(jié)骨架上；原位生長的三維多孔石墨烯/MoS2異

4、質(zhì)結(jié)可顯著提高Sn基負(fù)極材料的儲鋰性能，最優(yōu)化工藝條件下制得的3D VS-MoS2/GHNS/Sn@C復(fù)合材料在電流密度為0.2A g-1下的首圈可逆容量為1464mAh g-1，循環(huán)80周后可逆容量達(dá)到1614mAh g-1。同時，該復(fù)合材料具有優(yōu)異的倍率性能，在不同的電流密度下（0.5，1，2，3，4，5A g-1）循環(huán)5周可逆容量分別為1015.9，948.5，850.9，779.7，698.5，631.8mAh g-1，且當(dāng)電流