多孔MoS₂薄膜的制备及其储锂性能研究

【作者】 邓文昕； 周抒予； 吴爱民； 黄昊；

【机构】 大连理工大学材料科学与工程学院辽宁省能源材料及器件重点实验室； 大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室；

【摘要】 目前锂离子电池中广泛商业化应用的负极材料主要是石墨类材料,其理论比容量为372mAh/g,已经无法满足当前日益提高的电池储能需求。硅负极虽然有很高的理论比容量,但由于其巨大的体膨涨问题使得该类材料循环稳定性差。二维过渡金属硫属化物具有超薄的层状结构、巨大的比表面积和可调的禁带宽度等优异的化学结构和电子结构特征,体现出良好的双电层电荷存储能力及层间载流子传输特性,为实现锂离子高密度、高倍率充放电提供了本征物化条件。本文采用磁控溅射技术在铜箔基底上沉积制备了系列富S的MoS₂薄膜,利用这种均匀分布的单质S在初始充放电循环过程中与Li+发生反应,不断从薄膜中逸出损耗的方法,原位形成孔径在100-500nm的MoS₂多孔结构（如图1）。多孔结构的形成在后续充放电过程中一方面增大材料的比表面积提升储锂容量（达到420mAh/g）,一方面可进一步缓冲循环过程中的体积变化,使MoS₂薄膜在后续循环过程中表现出优异的稳定性（如图2）。工艺简单且可大面积生产,该负极材料及工艺方法有望为高储能长寿命锂离子电池的开发应用带来突破。更多还原