碳包覆二硫化钼锂离子电池负极材料开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

在商品化的可充电池中,锂离子电池拥有较高的体积比能量和质量比能量高,可多次充放电且无污染,具备当前电池工业发展的三大特点,因此在发达国家中有较快的增长。电信、信息市场的发展,特别是移动电话和笔记本电脑的大量使用,给锂离子电池带来了市场机遇。而锂离子电池中的聚合物锂离子电池以其在安全性的独特优势,将逐步取代液体电解质锂离子电池,而成为锂离子电池的主流。聚合物锂离子电池被誉为“21世纪的电池”,将开辟蓄电池的新时代,发展前景十分乐观。锂离子电池(libs)作为电动汽车最有前途的动力源,对具有高能量和功率密度以及长循环寿命的新电极材料提出了更高的要求[1-2]

在目前锂离子电池的研究中,负极材料一直是人们研究的重要方面之一,也是使锂离子性能实现突破的一个重要方面,如今常使用的负极材料主要是炭材料,但这种材料的比容量比较低,只有372mah/g,很难满足高容量电池的要求[3-4]。而过渡金属氧化物和硫化物具备较高的理论容量,同时矿产资源多,来源丰富,价格低廉,而且对环境没有损害,是负极材料的有利候补者[5-6]。而二硫化钼作为过渡金属硫化物材料中的一种,在锂离子电池负极材料领域具有很好的应用和性能。

硫的化合物在锂离子电池中的应用由来已久,包括含硫的有机化合物和无机化合物。目前研究的无机硫化物包括二元金属硫化物、硫氧合物、chevrel相化合物和尖晶石型硫化物和磷化合物。其中二元金属硫化物tis2和mos2是第一批锂离子二次电池的材料[7-8]。但美中不足的是循环性能和稳定不好,为改善二硫化钼导电性不好的缺点,可加入碳作为基材,合成二硫化钼的方法有很多,相对于其他合成mos2的方法,水热法由于反应温度要求低、结晶度好、无需真空通保护气体、操作简单、无污染等优点,是合成纳米mos2常用的方法。水热法,是指一种在密封的压力容器中,以水作为溶剂、粉体经溶解和再结晶的制备材料的方法。相对于其他粉体制备方法,水热法制得的粉体具有晶粒发育完整,粒度小,且分布均匀,颗粒团聚较轻,可使用较为便宜的原料,易得到合适的化学计量物和晶形等优点。本课题利用水热法合成纳米花状的二硫化钼,构建出一种比表面积很大的结构,有利于锂离子的插入/脱出,以获得高性能的锂离子电池负极材料。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

材料制备:纳米花状二硫化钼、碳包覆二硫化钼复合材料(c@mos2)

材料表征:采用sem、tem、raman、xrd、ftir、tg、xps等测试技术对碳包覆二硫化钼复合材料的微观结构和形貌进行表征;并通过组装成半电池进行循环稳定性及倍率性能等测试研究其作为锂离子电池负极材料的电化学性能;

2.2 研究目标

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-8周:按照设计方案,制备碳/二硫化钼复合材料。

第9-12周:采用sem、tem、raman、xrd、ftir、tg、xps,电化学测试等测试技术对复合材料的形貌、结构与电化学性能进行表征。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] zheng x, wang s, xiong c ,et al. in situ growth of 1t-mos2, on liquid-exfoliated graphene: a uniquegraphene-like heterostructure for superior lithium storage [j]. carbon,2018:s0008622318302719.

[2] c. tan, h. zhang,two-dimensional transition metal dichalcogenide nanosheet-based composites,chem. soc. rev. 44 (9) (2015) 2713-2731.

[3] xie, x.; ao, z.; su, d.;zhang, j.; wang, g. mos2/graphene composite anodes with enhanced performancefor sodium-ion batteries: the role of the two-dimensional heterointerface. adv.func. mater. 2015, 25, 1393–1403.

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