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(dòng)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(xué)存儲(chǔ)體系是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢。超級(jí)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(diǎn)、高的化學(xué)穩(wěn)定性和高的理論比容量成為一種具有潛在價(jià)值的電化學(xué)儲(chǔ)能材料。
　　本文以過渡金屬氧化物MoO2為研究對(duì)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(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征,探究了MoO2在超級(jí)

2、電容器和鋰硫電池中的電化學(xué)性能。具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)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(jìn)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(dá)68.7 m2/g的比表面積。通過對(duì)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(duì)電極,甘汞電極為參比電極的三電極體系中,當(dāng)掃速為5 mv/s時(shí),比電容為145.75 F/g,10 mv/s時(shí)為135.97 F/g,50 mv/s時(shí)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(shí)驗(yàn)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(chǔ)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(xué)性能。通過對(duì)比不同硫含量的樣品發(fā)現(xiàn),當(dāng)硫的負(fù)載量為40％時(shí),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(gè)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(duì)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(duì)比發(fā)現(xiàn),微孔材料可能有更好的儲(chǔ)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