二硫化钼-碳复合材料用作钠离子电容电池负极材料

doi:10.3866/PKU.WHXB201612152

物理化学学报 >> 2017, Vol. 33 >> Issue (4): 787-794.doi: 10.3866/PKU.WHXB201612152

二硫化钼-碳复合材料用作钠离子电容电池负极材料

赵立平^1,³,孟未帅¹,王宏宇²,齐力^2,*()

¹ 辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺113001
² 中国科学院长春应用化学研究所,电分析国家重点实验室,长春130022
³ 东北师范大学化学学院,长春130024

收稿日期:2016-10-18 发布日期:2017-03-23
通讯作者: 齐力 E-mail:qil@ciac.ac.cn
基金资助:
国家自然科学基金(21571173);辽宁石油化工大学引进人才科研启动基金资助项目(2016XJJ-020)

MoS₂-C Composite as Negative Electrode Material for Sodium-Ion Supercapattery

Li-Ping ZHAO^1,³,Wei-Shuai MENG¹,Hong-Yu WANG²,Li QI^2,*()

¹ College of Chemistry, Chemical Engineering and Environmental Engineering, Liaoning Shihua University, Fushun 113001, Liaoning Province, P. R. China
² State Key Laboratory of Electroanalytical Chemistry, Changchun Institute of Applied Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130022, P. R. China
³ College of Chemistry, Northeast Normal University, Changchun 130024, P. R. China

Received:2016-10-18 Published:2017-03-23
Contact: Li QI E-mail:qil@ciac.ac.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(21571173);Talent Scientific Research Fund of Liaoning Shihua University, China(2016XJJ-020)

摘要/Abstract

摘要：

采用水热方法合成了二硫化钼-碳复合材料（MoS₂-C）。使用X射线衍射，扫描电子显微镜，透射电子显微镜，氮气吸-脱附和热重分析等手段对材料进行了物性表征。研究了MoS₂-C储钠机理，将其用作有机系钠离子电容电池负极材料，组装了MoS₂-C/AC电容电池，研究了电容电池的电化学性能。测试结果显示电容电池具有较高比能量和比功率，也表现出了较好的循环稳定性，经1000次循环后容量保持率高达96%。

关键词: 二硫化钼, 活性炭, 钠离子, 负极材料, 电容电池

Abstract:

Amolybdenum disulfide-carbon composite (MoS₂-C) was prepared by a hydrothermal method. Xray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), thermogravimetric analysis (TGA), and N₂ adsorption-desorption tests were employed to characterize the physical properties of the composite. The charge storage mechanism of the MoS₂-C was also investigated. The MoS₂-C can be used as the negative electrode for supercapatteries using Na+-based organic electrolytes. A supercapattery of MoS₂-C/AC (activated carbon) was constructed and its electrochemical performance was studied. The fabricated supercapattery exhibited relatively high energy density and power density. It also showed high cycle stability, displaying a 96% capacity retention after 1000 cycles.

Key words: Molybdenum disulfide, Activated carbon, Sodium-ion, Negative electrode material, Supercapattery

赵立平,孟未帅,王宏宇,齐力. 二硫化钼-碳复合材料用作钠离子电容电池负极材料[J]. 物理化学学报, 2017, 33(4), 787-794. doi: 10.3866/PKU.WHXB201612152

Li-Ping ZHAO,Wei-Shuai MENG,Hong-Yu WANG,Li QI. MoS₂-C Composite as Negative Electrode Material for Sodium-Ion Supercapattery[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33(4), 787-794. doi: 10.3866/PKU.WHXB201612152

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201612152

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2017/V33/I4/787

参考文献

1	Zhang Q. M. ; Shi Z. C. ; Li Y. X. ; Gao D. ; Chen G. H. ; Yang Y. Acta Phys.-Chim. Sin 2011, 27 (2), 267.
1	张秋美; 施志聪; 李益孝; 高丹; 陈国华; 杨勇. 物理化学学报, 2011, 27 (2), 267.
2	Wang Z. ; Wu F. ; Su Y. F. ; Bao L. Y. ; Chen L. ; Li N. ; Chen S. Acta Phys.-Chim. Sin 2012, 28 (4), 823.
2	王昭; 吴峰; 苏岳峰; 包丽颖; 陈来; 李宁; 陈实. 物理化学学报, 2012, 28 (4), 823.
3	Ding P. ; Xu Y. L. ; Sun X. F. Acta Phys.-Chim. Sin 2013, 29 (2), 293.
3	丁朋; 徐友龙; 孙孝飞. 物理化学学报, 2013, 29 (2), 293.
4	Lü X. J. ; Wu G. ; Howard J.W. ; Chen A. P. ; Zhao Y. S. ; Daemen L. L. ; Jia Q. X. Chem. Commun 2014, 50, 11520.
5	Ma X. G. ; Huang X. L. ; Gao J. D. ; Zhang S. ; Peng Z. L. ; Deng Z. H. ; Suo J. S. J. Power Sources 2014, 272, 259.
6	Liao X. L. ; Huang Q. M. ; Mai S.W. ; Wang X. S. ; Xu M. Q. ; Xing L. D. ; Liao Y. H. ; Li W. S. J. Power Sources 2014, 272, 501.
7	Kim S.W. ; Seo D. H. ; Ma X. H. ; Ceder G. ; Kang K. Adv. Energy Mater 2012, 2, 710.
8	Ellis B. L. ; Nazar L.F. Current Opinion Solid State Mater. Sci 2012, 16, 168.
9	Palomares V. ; Serras P. ; Villaluenga I. ; Hueso K. B. ; Carretero-Conzález J. ; Rojo T. Energy Environ. Sci 2012, 5, 5884.
10	Stevens D. A. ; Dahn J. R. J. Electrochem. Soc 2000, 147 (4), 1271.
11	Stevens D. A. ; Dahn J. R. J. Electrochem. Soc 2000, 147 (12), 4428.
12	Alcántara R. ; Lavela P. ; Ortiz G. F. ; Tirado J. L. Electrochem. Solid-State Lett 2005, 8 (4)
13	Huang W. ; Wu C. Y. ; Zeng Y.W. ; Jin C. H. ; Zhang Z. Acta Phys.-Chim. Sin 2016, 32 (6), 1489.
13	黄威; 邬春阳; 曾跃武; 金传洪; 张泽. 物理化学学报, 2016, 32 (6), 1489.
14	Chen C. C. ; Zhang N. ; Liu Y. C. ; Wang Y. J. ; Chen J. Acta Phys.-Chim. Sin 2016, 32 (1), 349.
14	陈程成; 张宁; 刘永畅; 王一菁; 陈军. 物理化学学报, 2016, 32 (1), 349.
15	Zhao L. P. ; Qi L. ; Wang H. Y. Chin. J. Appl. Chem 2013, 30 (10), 1189.
16	Komaba S. ; Takei C. ; Nakayama T. ; Ogata A. ; Yabuuchi N. Electrochem. Commun 2010, 12, 355.
17	Zhao L. P. ; Qi L. ; Wang H. Y. J. Power Sources 2013, 242, 597.
18	Abouimrane A. ; Weng W. ; Eltayeb H. ; Cui Y. ; Niklas J. ; Poluektov O. ; Amine A. Energy Environ. Sci 2012, 5, 9632.
19	Komaba S. ; Murata W. ; Ishikawa T. ; Yabuuchi N. ; Ozeki T. ; Nakayama T. ; Ogata A. ; Gotoh K. ; Fujiwara K. Adv. Funct. Mater 2011, 21, 3859.
20	Jin J. ; Yu S. J. ; Shi Z. Q. ; Wang C. Y. ; Chong C. B. J. Power Sources 2014, 272, 800.
21	Ge Y. Q. ; Jiang H. ; Fu K. ; Zhang C. H. ; Zhu J. D. ; Chen C. ; Lu Y. ; Qiu Y. P. ; Zhang X.W. J. Power Sources 2014, 272, 860.
22	Si L. L. ; Yuan Z. Q. ; Hu L. ; Zhu Y. C. ; Qian Y. T. J. Power Sources 2014, 272 (880)
23	Lee J.W. ; Chen Y. M. ; Zhu Y. ; Vogt B. D. ACS Appl. Mater. Inter 2014, 6, 21011.
24	Billaud J. ; Clement R. J. ; Armstrong A. R. ; Canales-Vazquez V. ; Rozier P. ; Grey C. P. ; Bruce P. J. J. Am. Chem. Soc 2014, 136, 17243.
25	Haering, R. R.; Stiles, J. A. R.; Brand, K. Battery Chathode and Method of Making Same. US Patent 4281048, 1981.
26	Zhao L. P. ; Wang H. Y. ; Qi L. Chin. J. Inorg. Mater 2013, 28 (8), 831.
27	Laman F. C. ; Brandt K. J. Power Sources 1988, 24 (3), 195.
28	Kumai K. ; Ikeya T. ; Ishihara K. ; Iwahora T. ; Imanishi N. ; Takeda Y. ; Yamamoto O. J. Power Sources 1998, 70 (2), 235.
29	Chang K. ; Chen W. X. J. Mater. Chem 2011, 21 (43), 17175.
30	Tang P. ; Xiao J. J. ; Zheng C. ; Wang S. ; Chen R. F. Acta Phys.-Chim. Sin 2013, 29 (4), 667.
30	汤鹏; 肖坚坚; 郑超; 王石; 陈润锋. 物理化学学报, 2013, 29 (4), 667.
31	Yang Z. X. ; Yang J. X. ; Liu Q. ; Xie Y. X. ; Xiong X. ; Ouyang F. P. Acta Phys.-Chim. Sin 2013, 29 (8), 1648.
31	杨志雄; 杨金新; 刘琦; 谢禹新; 熊翔; 欧阳方平. 物理化学学报, 2013, 29 (8), 1648.
32	Li H. ; Li W. J. ; Ma L. ; Chen W. X. ; Wang J. M. J. Alloy. Compd 2009, 471 (1-2), 442.
33	Xiao J. ; Wang X. J. ; Yang X. Q. ; Xun S. D. ; Liu G. Adv. Funct. Mater 2011, 21 (15), 2840.
34	Chen Y. ; Lu J. ; Wen S. ; Lu. L. ; Xue J. M. ; Xue J. M. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 17857.
35	Nandi D. K. ; Sen U. K. ; Choudhury D. ; Mitra S. ; Sarkar S.K. Electrochim. Acta 2014, 146, 706.
36	Ma L. ; Ye J. B. ; Chen W. X. ; Chen D. Y. ; Lee J. Y. Nano Energy 2014, 10, 144.
37	Wan Z. M. ; Shao J. ; Yun J. J. ; Zheng H. Y. ; Gao T. ; Shen M. ; Qu Q. T. ; Zheng H. H. Small 2014, 10 (23), 4975.
38	Chang K. ; Chen W. X. ; Ma L. ; Li H. J. Mater. Chem 2011, 21 (17), 6251.
39	Yuan H. H. ; Li J. Y. ; Yuan C. ; He Z. ChemElectroChem 2014, 1, 1828.
40	Liu W. H. ; He S. L. ; Wang Y. ; Dou Y. ; Pan D. J. ; Feng Y. ; Qian G. ; Xu J. Z. ; Miao S. D. Electrochim. Acta 2014, 144, 119.
41	Zhao C. Y. ; Kong J. H. ; Yang L. P. ; Yao X. Y. ; Phua X. L. ; Lua X. H. Chem. Commun 2014, 50, 9672.
42	Li H. S. ; Wang X. Y. ; Ding B. ; Pang G. ; Nie P. ; Shen L. F. ; Zhang X. G. ChemElectroChem 2014, 1, 1118.
43	Wang Y. ; Xing G. Z. ; Han Z. J. ; Shi Y. M. ; Wong J. I. ; Huang Z. H. ; Ostrikov K. ; Yang H. Y. Nanoscale 2014, 6, 8884.
44	Wang Y. X. ; Chou S. L. ; Wexler D. ; Liu H. K. ; Dou S. X. Chem.-A Eur. J 2014, 20, 9607.
45	Hu L. R. ; Ren Y. M. ; Yang H. X. ; Xu Q. ACS Appl. Mater. Inter 2014, 6, 14644.
46	Zhao L. P. ; Qi L. ; Wang H. Y. RSC Adv 2015, 5, 15431.
47	Padmanathan N. ; Shao H. ; Mcnulty D. ; Odwyer C. ; Razeeb K. M. J. Mater. Chem. A 2016, 4, 4820.

[1]	傅焰鹏, 朱昌宝. 钠离子电池电极材料的设计策略——固态离子学视角[J]. 物理化学学报, 2023, 39(3): 2209002 -0 .
[2]	徐铭礼, 刘猛闯, 杨泽洲, 吴晨, 钱江锋. 高比能钠离子电池预钠化技术研究进展[J]. 物理化学学报, 2023, 39(3): 2210043 -0 .
[3]	许国光, 王琪, 苏毅, 刘美男, 李清文, 张跃钢. 原位透射电镜研究正交相五氧化二铌纳米片的电化学储钠机制[J]. 物理化学学报, 2022, 38(8): 2009073 - .
[4]	邹菁云, 高冰, 张小品, 唐磊, 冯思敏, 金赫华, 刘碧录, 成会明. 一维碳纳米管/二维二硫化钼混合维度异质结的原位制备及其电荷转移性能[J]. 物理化学学报, 2022, 38(5): 2008037 - .
[5]	周蔚, 李运超, 范楼珍, 李晓宏. 硫黄素T与侧翼连接双链DNA的G-四链体高特异性作用[J]. 物理化学学报, 2022, 38(4): 2004017 - .
[6]	刘学伟, 牛莹, 曹瑞雄, 陈晓红, 商红岩, 宋怀河. 石墨烯包覆天然球形石墨作为锂离子电池的负极材料，是否需要乙炔黑导电剂？[J]. 物理化学学报, 2022, 38(2): 2012062 - .
[7]	李莹, 来雪琦, 曲津朋, 赖勤志, 伊廷锋. 钠离子电池用高性能锑基负极材料的调控策略研究进展[J]. 物理化学学报, 2022, 38(11): 2204049 - .
[8]	陈瑶, 董浩洋, 李园园, 刘金平. 钠离子电池阵列化负极材料的研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(12): 2007075 - .
[9]	王思岚, 杨国锐, SalmanNasir Muhammad, 王筱珺, 王嘉楠, 延卫. 磷基钠离子电池负极材料研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(12): 2001003 - .
[10]	安惠芳, 姜莉, 李峰, 吴平, 朱晓舒, 魏少华, 周益明. 基于水凝胶衍生的硅/碳纳米管/石墨烯纳米复合材料及储锂性能[J]. 物理化学学报, 2020, 36(7): 1905034 - .
[11]	徐来强,李佳阳,刘城,邹国强,侯红帅,纪效波. 无机钠离子电池固体电解质研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1905013 - .
[12]	卢晓霞,董升阳,陈志杰,吴朗源,张校刚. 碳包覆Ti₂Nb₂O₉纳米片的制备及其储钠性能[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1906024 - .
[13]	曹斌,李喜飞. 钠离子电池炭基负极材料研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1905003 - .
[14]	周鹏,盛进之,高崇伟,董君,安琴友,麦立强. 原位相分离合成V₂O₅/Fe₂V₄O₁₃纳米复合材料及其储钠性能[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1906046 - .
[15]	李海霞,王纪伟,焦丽芳,陶占良,梁静. 碳包覆纳米SnSb合金作为高性能钠离子电池负极材料[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1904017 - .

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