~1.1V 和~0.3V 出现 3 个还 原峰 ,分 别对 应于 以 下 3 个还 原反 应:2Li +S+2e ?Li S,
2
+ + [12-15]
MoS +xLi +xe ?Li MoS 和 Li MoS +4-xLi +4-xe ? Mo+2Li S 。图 3b 为轻度剥 离
2 x 2 x 2 2
的 MoS 电极的前三次循环 伏安曲线 ,其特征 与商业 化 MoS 电极的基本一致。 从图b可以
2 2
看出, 轻度 剥离 MoS 电极的第一次阴极扫描 的峰电 流和扫描过 的面积要 大于未剥 离商业化
2
155 MoS 的,在随后的扫描中其 阴极峰和 阳极峰电 流也 明显大于未 剥离商业 化 MoS 的,并保
2 2
持基本不变 , 表明 商业化 MoS 材料在轻度剥离后 , 其 电化学储锂 容量和稳 定性有明 显改善。
2
另外,轻 度剥离 MoS 电极在~1.8 V 附近出现 一个小 的阳极氧化 峰,对 应于 Mo 的不完全 氧
2
化。 图 3c 是轻 度剥离 MoS /GNS 复合纳米材料 电极 的前三次循 环伏安曲 线, 其 特征与轻 度
2
剥离 MoS 电极的一致。但是在第 2 和第 3 次阴极扫 描中,原来 出现在 MoS 电极循环 伏 安
2 2
160 曲线中在 0.3V 附近的还原 峰消失了 ,这是由 于轻度 剥离 MoS 和石墨烯的电化学 储锂行为
2
的重叠在一 起的原因 。 - 5 - 中国 科技 论文 在线 ////.
图 4 a 商业 化 MoS , b 轻度 剥离的 MoS 和c 轻 度剥离 MoS /GNS 电极的前 3 次充 放电 曲线充放电电流
2 2 2 -1
密度为 100 mA g
165 Fig. 4 The first three charge/discharge potential profiles of a commercial MoS , b slightly exfoliated MoS and 2 2 -1
c slightly exfoliated Se-MoS /GNS electrodes at a current density of 100 mA g
2图 4 是商 业化 MoS ,轻度剥离 MoS 和轻度剥离 MoS /GNS 复合材料电极的 前 3 次充
2 2 2
放电曲线。4a 显示 商业化 MoS 电极在第 1 次放电 嵌锂 过程 中, 在~1.1 V 和~0.6 V 出现了
2
170 2 个明 显的电 位平台 ,其 中在 1.1V 附近 的电 位对应于 锂离 子插入 层状 MoS 晶 体并形 成
2
Li MoS , 在 0.6V 附近的电位平台 是对应于 Li MoS 分解为 Mo 颗粒嵌入到 Li S 的基质中转
x 2 x 2 2
化反应。 商业 化 MoS 电极在第 1-3 次充电 脱锂 过程 中, 在 2.3V 附近出 现了一个 明显的电
2
位平台, 对应 于 Li S 的氧化。 在第 2 和第 3 次放电嵌锂 过程中, 商业化 MoS 电极在 2.0 V
2 2
和 1.2 V 附近分别出 现了 2 个较短和 有点倾斜 的电位 平台,而在 0.5 V 以下的放 电电位平 台
175 已不再明显 。图 4a 所显 示的商业 化 MoS 电极的前 3 次充放 电电位曲 线与其 前 3 次的循环
2
伏安曲线是 相符合的 。如图 4b 和图 4c 所示,轻 度 剥离的 MoS 和轻度剥离 MoS /GNS 纳
2 2
米复合材料 的第 1 次 放电电位 曲线与商 业化 MoS 电 极的基本一 致, 只是 放电电位 平台变得
2
较短和有所 倾斜。接 着的第 2-3 次放电 曲线和第 1-3 次的充电曲 线也和商 业化 MoS 电极的
2
基本符合。 从图 4 中可以得 到,商业化 MoS ,轻度剥离的 MoS 和轻度剥离 MoS /GNS 复
2 2 2
180 合材料的首 次放电比 容量分别 是 958 mAh/g, 1134 mAh/g 和 1627 mAh/g ; 相应的首次电化学
储锂可逆比 容量分别 是 735 mAh/g, 846 mAh/g 和 1022 mAh/g ;对应的首次充放电 库仑效率
分别为 76.8% ,74.6% 和 62.8% 。首 次充放电 过程中 不可逆容量 的损失主 要是由于 固体电解
质SEI 膜的形成 ,以及电 化学驱动 的有机电解 液的 分解和其他不 可逆的电 化学反应 。图 5
显示了商业化 MoS ,轻度剥离 MoS 和轻度剥离 MoS /GNS 复合材料电极的充放 电循环性
2 2 2 185 能。
图 5a 显示 虽然商业 化 MoS 具有较高的初始电化学 储锂可逆容 量735.8 mAh/g ,但随
2
着充放电循 环次数的 增加,容 量明显下 降,说明 其循 环稳定性较 差,在 50 次充 放电循环 后
其可逆比容 量已经衰 减至 235.0 mAh/g ,仅为初始可 逆容量的 31.9% , 平均每次 循环容量 的
衰减为 10.02 mAh/g。从图 5b 可以看 出, 与商业 化 MoS 相比, 轻度剥离的 MoS 不仅初始
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190 可逆容量有 所提高 达到 845.7 mAh/g ,而且充放电循 环稳定性也 有明显改 善,在 50 和 100
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次循环后其 电化学贮 锂可逆容 量分别 是 686.3 和 606.9 mAh/g , 为初始容量的 81.1% 和 71.8% ,
平均每次循 环容量的 衰减为 2.39 mAh/g 。图 5c 显示 当轻度剥离 MoS 与石墨烯复合后, 复
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合材料的电 化学贮锂 容量和充 放电循环 稳定性有 了极 大的增强。 轻 度剥离 MoS /GNS 的初始
2
可逆容量可 以达到 1022.1 mAh/g , 而且随着充放电循 环次数的增 加, 其容量没 有下降, 显示
195 了其优异的 循环稳定 性能。
图 5 a 商业 化 MoS , b 轻度 剥离的 MoS 和c 轻 度剥离 MoS /GNS 电极的 充放 电循 环性 能 充放 电电 流密
轻度剥离的二硫化钼-石墨烯复合材料的电化学储锂性能
