二維層狀WS2和WSe2納米片的儲鋰性能及其儲鋰機制的研究.pdf

1、鋰離子電池因具有能量密度高，循環(huán)壽命長，無記憶效應和環(huán)境友好等優(yōu)點，被認為是下一代動力車和混合動力車的能源存儲裝置的優(yōu)先候選者。但是，商業(yè)化石墨負極材料因有限的比容量和較差的倍率性能而無法滿足動力汽車產(chǎn)業(yè)日益增長的要求。所以，開發(fā)高能量密度和功率密度的先進鋰離子電池負極材料迫在眉睫。
　　過渡金屬硫族化合物MX2（其中M為過渡金屬，X為硫族元素）具有較大層間距的片層狀結構和較高的理論比容量，是一類有希望替代石墨的鋰離子電池負極材料

2、。為了優(yōu)化該類材料的儲鋰性能，兩個問題應該被強調(diào):MX2負極材料充放電過程中化學反應的深入理解和嘗試探索新型MX2的電化學性能。相比較于MoS2，WS2和WSe2在儲鋰方面被研究的較少。所以，本論文中，我們探索了WS2和WSe2納米片的儲鋰性能和儲鋰機制。論文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)二維層狀WS2納米片的儲鋰機制和電化學性能。該WS2電極在200 mAg-1的電流密度下循環(huán)60圈之后，能夠保持較高的可逆比容量539.1 mAh

3、 g-1;在大電流密度1000 mA g-1可以穩(wěn)定循環(huán)1000圈，表現(xiàn)出超長的循環(huán)壽命;此外，該電極還具有優(yōu)良的倍率性能。考慮到WS2的儲鋰機制存在爭議，我們對電極片在首次充放電過程中的不同鋰化狀態(tài)下進行了異位XRD、異位Raman和異位XPS的表征。這些結果清楚地證明了WS2電極在完全放電(0.01 V vs.Li+/Li)之后的再充電(3.0 Vvs.Li+/Li)產(chǎn)物傾向于重新生成WS2，表明了其轉換反應的儲鋰機制。
　　

4、(2)二維層狀WSe2納米片的儲鋰機制和電化學性能。該WSe2電極可以貢獻穩(wěn)定的可逆比容量并表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能，在1000 mA g-1的大電流密度下可充放電1500圈，表現(xiàn)出超長的循環(huán)壽命。更重要的是，在第一次充放電過程中，我們對電極片進行了原位Raman、異位XRD、異位TEM以及電化學交流阻抗譜的表征。其結果表明了WSe2的儲鋰機制是可逆的轉換反應，總反應式可以歸結為:WSe2+4 Li++4 e-(→) W+2 Li2Se值得