本技术属于钠/锂离子电池负极材料技术领域,介绍了一种新型钼基负极材料及其制备方法和应用。该材料由氮硫共掺杂的碳纳米短棒构成,内部填充核壳型钼基纳米卷,旨在提升电池性能。
背景技术
负极材料对电池的能量密度和循环寿命起着至关重要的作用。二硫化钼(MoS2
)因其低成本、较大的层间距(~0.62nm)、显著的赝电容特性、高达670mAh/g的理论容量,成为钠/锂离子电池中极具发展潜力的负极材料。然而,MoS2
在实际应用中面临着诸多挑战,包括固有的导电性差、电化学反应动力学缓慢、充放电循环中较大的体积变化甚至结构发生粉化,严重限制了其在钠/锂离子电池中的倍率性能和循环稳定性。
构筑异质结构是克服上述挑战的一种行之有效的方法,通过将不同带隙的电极材料耦合,形成稳定的纳米结构,并在异质界面处创建了内建电场,不仅降低了离子扩散能垒,还能显著促进氧化还原反应(Small2023,19,2207919;J.Energy Chem.2023,82,268)。Yang等人发现在Fe1-x
S/MoS2
异质结构界面形成“离子库”,大幅降低了Na+
的扩散势垒,因此增强了钠离子电池的倍率性能(Nano-MicroLett.2019,11:80)。但是,由于不同组分的晶格失配,MoS2
基异质结构的构建仍然非常具有挑战性。具有隧道结构的单斜相二氧化钼(MoO2
)拥有高导电性(~1.1×104
S/cm),在电化学反应过程中有利于促进电荷传输(EnergyStorageMater.2018,11,161)。同时,它具有高达836mAh/g的理论容量,以及类似于MoS2
的赝电容特性(Adv.EnergyMater.2017,7,1602880)。这些优势无疑使MoO2
成为与MoS2
集成的理想选择,以构建独特的钼基异质结构负极材料。现有技术主要通过额外添加硫粉等作为硫源,硫化焙烧制备表面覆盖有MoS2
层的MoO2
材料(J.Phys.Chem.C2014,118,18387;Part.Part.Syst.Charact.2017,341600223),但该材料作为钠/锂离子电池负极时长期循环性能差。
实现思路