作爲過渡金屬硫化物的典型代表,二硫化鉬(MoS2)超細顆粒是一種維度較低的層狀材料,因有較高的化學活性、適中的層間距、良好的儲荷性能和熱化學穩定性等特點,而深受現代儲能研究者的青睞。
據中鎢在綫瞭解,MoS2納米管、硫化亞錫(SnS)與碳(C)材料結合能製造出高性能的鈉離子電池負極材料,主要體現在該負極的理論容量較大、循環壽命較長及電荷傳輸速率較快等。
衆所周知,在雙碳的大背景下,新能源汽車已成爲世界汽車發展的必然趨勢。作爲新能源汽車能量的主要來源,動力電池的需求量也將隨著新能源汽車的發展而增加。從目前的市場來看,動力電池主要以鋰離子電池爲主,但因爲鋰材料鈷和鋰資源供應短缺及價格偏高,嚴重縮减汽車企業的利潤空間,所以越來越多的企業才更願意投入鈉離子電池的研發生産。
與鋰電池相比,鈉電池的優勢有鈉元素儲量豐富,安全性較高及循環壽命較長,劣勢有能量密度較低,生産技術較不成熟及成本較高。值得注意的是,鈉電池成本之所以比鋰電池的高,很大程度上是因爲目前生産技術不成熟和産量較少。
爲了解决鈉離子電池能量密度低的問題,負極材料的改善成爲重要的途徑之一。硫化亞錫是一種二維度的層狀材料,因晶體結構特殊,而具有較高的理論容量、較低的放電電壓平臺和較寬的離子遷移通道等優點,進而被認爲是一種較爲理想的鈉儲存負極材料。然而,SnS的低電導率和高體積膨脹率限制了它在實際生産中的應用。
針對硫化亞錫作高質量負極材料的難題,中南大學研究者通過溶劑熱反應法合成了MoS2/SnS@C中空分級納米管,幷作鈉離子電池的負極,展現出了優异的倍率和循環性能。
研究表明,空心分級納米管外層的有機熱解碳能提高材料的電子導電性;內層空心二硫化鉬納米管可以支撑材料結構和抑制材料的體積膨脹,幷提供大的鈉離子運輸通道;SnS和MoS2之間形成的异質結有助于鈉離子擴散。