二硫化钼有望引领新的电池风暴

为了突破现有锂离子电池石墨阳极存储容量较低的限制,研究者常采用低维度的过渡金属化合物如二硫化钼(MoS2)、氧化钼或二硫化钨等来改善石墨材料或者直接采用过渡金属复合材料来取代石墨阳极。以MoS2为例,其作为石墨电极的改性剂,不仅能弥补石墨低容量的不足,还可以有效解决自身稳定性和导电性不佳的问题,进而使所制备的蓄电池拥有更长的单次充电续航时间及使用寿命。

二硫化钼有望引领新的电池风暴图片

随着人们环保意识的提高及科学技术的发展,电力技术逐步取代传统的化学能技术,目前最为典型的就是纯电动汽车逐渐取代燃油汽车。与燃油汽车最大的区别是,纯电动汽车是依靠动力电池来获得牵引力的。相对于化学能技术来说,电力技术更简单,更环保。

目前,除了电动汽车需要用到蓄电池外,智能手机、笔记本电脑、滑板车及大量的其它可充电设备都需要用锂离子电池提供能量。在碳达峰、碳中和及化石燃料供应风险日益升高的背景下,科学家希望未来电池可以驱动更多的东西,如电动火车、电动飞机,甚至整个城市。

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俗话的好,“想象很美好,现实很骨感。”由于现有锂电池存在大容量与高安全性不兼容及现有电极材料理论容量有限的问题,科学家目标的实现受到较大阻力。得益于新型二硫化钼半导体材料的出现,新的“电池风暴”有望再次发生,这也就意味着未来电池能够驱动更多的设备。

二硫化钼是一种低维度的过渡金属层状材料,而层与层之间较大的距离,使它能容纳更多的活性锂离子及更宽的离子运输通道。从宏观的角度来看,也就是说MoS2能够提高蓄电池的容量、充电速度及安全性。但是,该层状材料由于存在稳定性和导电性较差的问题,因此不适合单独使用,否则电池容量很容易衰减。

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据中钨在线查阅相关资料,MoS2与石墨烯复合材料的综合性能比单独的MoS2或石墨烯电极材料的性能更好,因此更适合作为锂离子电池阳极材料。研究表明,MoS2/石墨烯复合材料在电流密度为0.05A/g的条件下循环200次依然可以保持313mAh/g的比容量,即使在2h/g的高电流密度下也可以达到175mAh/g。

总的来说,在碳中和碳减排背景下,新能源发展已成为必然的趋势,这在短时间内将增加市场对锂电池需求,同时加快新型电极材料如MoS2与石墨烯复合材料的商业化。

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