J. Alloys Compd.：原位電化學方法制備1T-MoS2/CNF復合材料及其在鋰硫電池中的應用

DOI:10.1016/j.jallcom.2020.158236

鋰硫（Li-S）電池是一種以固態硫作為正極的電化學能量儲存裝置。然而，盡管它們具有較高的容量和能量密度，但是仍需要解決鋰硫電池商業化的關鍵問題，例如穿梭效應。本研究制備了以二硫化鉬（MoS2）和碳納米纖維（CNF）（MoS2/CNF）為中間層的高倍率性能Li-S電池。電化學誘導了MoS2/CNF中2H-MoS2向1T-MoS2的原位相變。經研究發現1T-MoS2/CNF夾層結構可有效抑制穿梭效應。結果表明，含1T-MoS2/CNF的Li-S電池具有較高的倍率性能，這是由于層間結構起到了上層集電器和鋰多硫化物儲集層的作用。

圖1.（a）1T-MoS2/CNF的充電-放電特性曲線和（b）循環伏安圖，電壓范圍為3.0-1.2V。

圖2.（a）所制備樣品的XRD圖譜和（b）拉曼光譜。

圖3.（a）和（b）MoS2/CNF的SEM，（c）TEM和映射圖像。

圖4.（a）當存在0.2M LiNO3作為添加劑，電流密度為167.5 mA g-1，電位范圍為1.7-2.8V（相對于Li/Li+）時，以（b）1T-MoS2/CNF，（c）MoS2/CNF，（c）僅CNF為中間層和（e）PE無任何中間層的Li-S電池在100次循環期間的循環性能和充電/放電特性曲線。（f）Li-S電池的庫侖效率。

圖5.在1.7-2.8V（相對于Li/Li+）的電勢范圍內，以0.05 mV s-1的掃描速率測得具有（a）1T-MoS2/CNF，（b）MoS2/CNF，（c）僅CNF和（d）PE的Li-S電池的循環伏安圖（CV）。

圖6.（a）當不存在LiNO3作為添加劑時，在電流密度為167.5 mA g-1，電位范圍為1.7-2.8V（相對于Li/Li+）的條件下，具有（b）1T-MoS2/CNF，（c）MoS2/CNF，（c）僅CNF和（e）PE無任何中間層的Li-S電池在100次循環期間的循環性能和充電/放電特性曲線。（f）Li-S電池的庫侖效率。

圖7.Li-S電池在0.1C下循環100次后分解的照片：（a）PE，（b）僅CNF，（c）MoS2/CNF和（d）1T-MoS2/CNF。

圖8.（a）在0.1-10C的不同電流密度下測量的具有1T-MoS2/CNF、MoS2/CNF、僅CNF和PE的Li-S電池的倍率循環性能。（b）當電流密度為1675 mA g-1（1C），電位范圍為1.7-2.8V（相對于Li/Li+）時，具有1T-MoS2/CNF、MoS2/CNF、僅CNF和PE的Li-S電池在500次循環期間的循環性能。

圖9.在0.5M Li2S6溶液中，使用（a）PE隔膜和（b）1T-MoS2/CNF中間層進行H-cell試驗。

圖10.在充電/放電過程中以1T-MoS2/CNF作為中間層的Li-S電池的運行機理示意圖。