Nanosphères poreuses hiérarchiques MoS2/C auto-assemblées par des nanofeuilles avec de hautes performances de stockage d'énergie électrochimique

Contexte

Comment protéger notre planète durable tout en développant et en utilisant l'énergie est devenu un enjeu mondial majeur. Au cours des dernières décennies, les batteries lithium-ion (LIB) ont mis en évidence les avantages d'une densité énergétique élevée, d'une longue durée de vie et d'une compatibilité environnementale, qui ont de grandes applications dans le stockage d'énergie renouvelable, les appareils électroniques et les véhicules énergétiques [1, 2]. Néanmoins, les anodes en graphite du commerce présentent une faible capacité spécifique théorique de 372 mAh g ⁻¹ [3,4,5], ce qui est loin des exigences toujours croissantes pour les batteries rechargeables à haute densité énergétique. Par conséquent, il est d'une grande importance de développer des matériaux d'électrode souhaitables pour les LIB.

Récemment, les sulfures de métaux de transition (Co₃ S₄ [6], SnS₂ [7], VS₂ [8], NbS₂ [9], WS₂ [10] et MoS₂ [11]) ont été considérés comme une série de matériaux anodiques potentiels en raison de leur faible coût, de leur haute densité énergétique et de leur électrochimie redox riche [12, 13]. Parmi ces matériaux, le bisulfure de molybdène (MoS₂ ), un semi-conducteur avec une structure en couches bidimensionnelle (2D) typique, a été le matériau le plus étudié de cette famille. Plus important encore, la plus grande distance intercouche (d = 0,62 nm) de MoS₂ que le graphite (d = 0.34 nm) peut accélérer le processus de Li ⁺ intercalation/extraction, mettant en place une capacité de stockage élevée de 670 mAh g ⁻¹ [14,15,16]. Malheureusement, l'application pratique du nu MoS₂ car LIBs est entravé par la mauvaise stabilité du cycle. En effet, les conductivités électronique/ionique relativement faibles et la dégradation électrochimique du MoS actif₂ les matériaux en raison d'un effet de navette polysulfure entraînent une perte de capacité et une faible capacité de débit [4, 17, 18]. Pour relever ces défis, il s'est avéré particulièrement efficace en concevant divers MoS₂ nanostructurés et l'introduction des matériaux carbonés conducteurs [15, 19, 20, 21]. L'essence du premier est de raccourcir la distance de transmission électronique, tandis que le second vise à améliorer la conductivité électronique globale du matériau, à restreindre l'agglomération de MoS₂ et maintenir la stabilité de la structure de l'électrode, par exemple, MoS₂ /graphène [22, 23], MoS₂ /CNTs [24], MoS₂ /nanofibres de carbone [25], MoS₂ /RGO [26], etc.

Sur la base des considérations ci-dessus, les recherches récentes se concentrent principalement sur la construction de nouveaux MoS₂ Nanocomposites à base de /C, mettant pleinement à profit leurs avantages respectifs pour améliorer la stabilité en cyclage. Li et al. a signalé un nouveau MoS 2D₂ /C superstructure de nanofeuilles hybride constituée de l'alternative couche par couche superposée MoS₂ monocouche et le carbone mésoporeux [4]. Les nanofeuilles hybrides uniques avec un MoS parfait₂ Le contact d'interface /m-C permet de maximiser l'interaction synergique. Leur groupe a également projeté des MoS macroporeux ordonnés en 3D₂ /électrodes flexibles en carbone par assemblage de MoS₂ /C nanostructure sur tissu de carbone avec peu de couches MoS₂ nanofeuillets intégrés de manière homogène dans la paroi de carbone interconnectée grâce à l'utilisation de nanosphères de polystyrène (PS) comme modèle de macropore [17]. Les électrodes flexibles présentaient une stabilité de cycle supérieure lorsqu'elles étaient directement appliquées pour les LIB. Zhang et al. atteint la croissance de MoS₂ nanofeuilles sur le substrat de nanotubes de carbone dérivé du polypyrrole (PCN) et le revêtement de la couche de carbone externe sur les nanofeuilles pour fabriquer PCN@MoS₂ architecture en sandwich @carbone [27]. Dans l'architecture, ultramince MoS₂ les nanofeuillets sont pris en sandwich entre le PCN creux et une fine couche de carbone. Sun et al. préparé avec succès 1T-MoS₂ /C hybrides constitués de MoS₂ plus petits et comportant moins de couches nanofeuilles via une méthode hydrothermale facile avec un additif de glucose approprié [28]. Le 1T-MoS₂ Les anodes /C offrent une stabilité de cycle supérieure (maintiennent 870 mAh g ⁻¹ après 300 cycles à 1 A g ⁻¹ ) et des performances à haut débit (une capacité réversible de 600 mAh g ⁻¹ à 10 A g ⁻¹ ). Les performances électrochimiques supérieures peuvent être attribuées à la conductivité intrinsèque plus élevée du 1T-MoS₂ et de fines couches de carbone recouvertes en surface avec un espacement intercouche élargi de 0,94 nm. Compte tenu de ce qui précède, le MoS modifié₂ Les nanocomposites à base de /C peuvent en effet optimiser les propriétés électrochimiques.

Ici, nous démontrons une méthode hydrothermale facile, facile à utiliser et hautement efficace vers le MoS hiérarchique₂ /nanosphères de carbone. Les nanosphères sont auto-assemblées à partir de MoS₂ ultra-minces /C nanofeuillets recouverts d'une couche de carbone, ce qui entraîne la formation de canaux interconnectés internes et l'exposition de sites plus actifs pour la transmission électronique/ionique et le stockage du lithium. En conséquence, lorsqu'il est utilisé comme matériau d'anode dans les demi-cellules LIB, la structure poreuse ouverte telle que préparée de MoS₂ Les nanosphères /C présentent des propriétés de stockage de lithium remarquables, notamment une capacité spécifique élevée, des performances de cycle long, ainsi qu'une capacité de débit rapide.

Méthodes

Préparation du matériel

Synthèse de MoS₂ /C

La synthèse de MoS₂ /C nanosphères était basé sur une procédure précédente avec des modifications [19]. En règle générale, 0,6 g de molybdate de sodium (Na₂ MoO₄ ), 3 g de thiourée (CH₄ N₂ S) et 1 g de polyvinylpyrrolidone (PVP) ont été dissous dans 30 ml d'eau déminéralisée sous agitation magnétique pour former une solution uniforme. Ensuite, nous avons ajouté 0,2 g de chlorhydrate de dopamine (DPH) dans le mélange ci-dessus en formant une suspension rouge. Après agitation continue pendant 30 min, la suspension résultante a été placée dans un autoclave en acier inoxydable revêtu de téflon de 50 mL maintenu à 200 °C pendant 18 h, suivi d'un refroidissement naturel à température ambiante. Les précipités noirs ont été collectés et lavés avec de l'eau déminéralisée et de l'éthanol absolu par centrifugation, et séchés sous vide à 60 °C pendant une nuit. Enfin, MoS₂ Les nanosphères /C ont été obtenues par calcination de précipités noirs dans une atmosphère d'argon à 700 °C pendant 3 h. À titre de comparaison, nous avons acheté du MoS pur commercial₂ poudre d'Aladin.

Caractérisation des matériaux

Les diagrammes de diffraction des rayons X (XRD) ont été mesurés à l'aide d'un diffractomètre à rayons X TD-3500 avec un rayonnement Cu/Ka (λ = 0.15406 nm) au 2θ plage de 5°–80° avec une vitesse de balayage de 4° min ⁻¹ . N₂ les isothermes d'adsorption/désorption et la surface de Brunauer-Emmett-Teller (BET) ont été effectuées par un analyseur Micromeritics ASAP 2020. Les spectres Raman ont été testés sur un spectromètre LabRAM HR800 Raman équipé d'une lumière laser à 532 nm. La teneur en carbone du MoS₂ /C nanosphères a été déterminé par un analyseur DSC/TGA simultané (TGA, SDT-Q600) à une vitesse de chauffage de 10 °C min ⁻¹ de 25 à 700 °C avec un flux d'air. La composition des éléments et l'état chimique des matériaux ont été évalués par spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS, Thermo VG ESCALAB 250XI). Les morphologies détaillées et la microstructure des échantillons ont été examinées par microscopie électronique à balayage à émission de champ (FESEM, Sigma 500) et par microscopie électronique à transmission (TEM, Tecnai G2 F20), respectivement.

Tests électrochimiques

Les capacités et les propriétés de cyclage des échantillons tels que préparés ont été réalisées par des piles de type pièce CR2032 assemblées dans une boîte à gants remplie d'argon avec une feuille de lithium comme contre-électrode et un film de polypropylène microporeux Celgard 2400 comme séparateur. Les électrodes de travail ont été obtenues par mélange dans N -méthyl-2-pyrrolidinone (NMP) solution, les matières actives (MoS₂ /C ou MoS₂ ) avec un additif conducteur (noir d'acétylène) et un liant polymère (PVDF) dans un rapport massique de 8:1:1 pour former une suspension homogène. Nous avons enduit la suspension sur une feuille de cuivre et séché dans une étuve à vide à 80 °C pendant 4 h. Par la suite, les électrodes ont été découpées en disques circulaires et séchées dans une étuve à vide à 120 °C pendant 12 h. 1M LiPF₆ dissous dans du carbonate d'éthylène (EC) et du carbonate de diméthyle (DMC) avec un rapport volumique de 1:1 a été choisi comme électrolyte. Les performances électrochimiques ont été mises en œuvre à l'aide d'un système de test de batterie (Neware BTS-610) dans une fenêtre de tension de coupure de 0,01 à 3 V à différentes densités de courant. Les courbes de voltamétrie cyclique (CV) ont été réalisées sur une station de travail électrochimique (CHI 760E) entre 0,01 et 3 V à une vitesse de balayage de 0,2 mV s ⁻¹ .

Résultats et discussion

Le schéma du processus de préparation du MoS poreux hiérarchique₂ /C nanosphères est illustré à la figure 1. Na₂ MoO₄ fournit l'ion molybdène, CH₄ N₂ S fournit une source de soufre et DPH est une source de carbone. Les matériaux en carbone polydopamine ont de meilleures performances électrochimiques et une meilleure conductivité. Le PVP agit comme dispersant et stabilisateur. En procédé hydrothermal, le surfactant PVP s'adsorbe préférentiellement le long de MoS₂ limite de nanograin, provoquant MoS₂ croissance anisotrope du noyau cristallin et formation de MoS₂ nanofeuillets. En raison de la grande surface spécifique et de l'énergie de surface élevée du MoS₂ nanofeuille/précurseur de carbone, MoS₂ les nanofeuillets sont auto-assemblés en nanosphères. Enfin, MoS₂ Les nanosphères /C sont préparées par calcination en atmosphère inerte.

Le schéma du processus de préparation du MoS poreux hiérarchique₂ /C nanosphères

La figure 2a affiche les modèles XRD du MoS commercial₂ et MoS₂ /C nanosphères. Les modèles de MoS commerciaux₂ sont conformes à la carte standard du 2H-MoS hexagonal₂ (JCPDS 87-2416). La diffraction culmine à environ 2θ = 32,8° et 58,5° peuvent être indexés sur (100) et (110) plans de MoS₂ dans les deux MoS commerciaux₂ et MoS tel que préparé₂ /C [19, 29]. De plus, la génération d'une nouvelle structure peut être prouvée par les deux nouveaux pics de MoS₂ /C vers 2θ = 7,9° et 18,3°, qui sont pointés vers les plans cristallins expansés (001) et (002) [27]. L'espacement d élargi est également confirmé par les résultats d'observation HRTEM (Fig. 2g). L'analyse ci-dessus indique que nous avons réussi à synthétiser MoS₂ /C et la participation de DPH ont contribué à l'élargissement de l'espacement entre les couches. Comme le montre la figure 1b, basé sur le N₂ analyse des isothermes d'adsorption/désorption, la surface BET de MoS₂ /C a été conclu à 16,59 m ² g ⁻¹ . La distribution de la taille des pores (encadré de la figure 2b) calculée à l'aide de l'équation BJH [2] présente une structure poreuse à plusieurs échelles avec une taille moyenne des pores de 20,66 nm. Une telle structure poreuse hiérarchique facilitera le contact intime entre l'électrode et l'électrolyte et le transport rapide des électrons et des ions, améliorant ainsi encore les performances de stockage du lithium. Comme indiqué sur la Fig. 2c, spectre Raman de MoS₂ /C confirme l'existence et l'étendue de la graphitisation du carbone. Deux pics typiques centrés à 384 et 407 cm ⁻¹ sont associés à E ₁ ^2g et A _1g modes de vibration de MoS₂ [17, 29, 30], respectivement. Deux autres pics caractéristiques situés à 1373 cm ⁻¹ (bande D) et 1605 cm ⁻¹ (bande G) peut être directe sur la phase carbonée [15, 21, 31]. De manière détaillée, la bande D peut être liée au carbone défectueux ou au carbone amorphe désordonné en raison de la sp ³ -hybridation sur le plan graphitique, tandis que la bande G est attribuée au carbone graphitisé cristallin [19, 32]. Le rapport d'intensité de la bande D à la bande G est calculé à 0,85, suggérant un degré de graphitisation relativement élevé du carbone. Les mesures TGA de la Fig. 2d déterminent ultérieurement la teneur en carbone du MoS₂ /C composites. La perte de poids de 4,2% avant 100 °C correspond à l'évaporation de l'eau libre adsorbée dans les échantillons, et la perte de poids de 37,54% révèle l'oxydation du MoS₂ à MoO₃ dans l'air [14, 15]. Par conséquent, les pourcentages en poids d'eau adsorbée, MoS₂ et le carbone sont déterminés à 4,2, 64,78 et 31,02% en poids, respectivement.

un Modèles XRD de MoS commerciaux₂ et MoS₂ /C nanosphères; b N₂ isothermes d'adsorption/désorption et distribution de la taille des pores du MoS₂ /C nanosphères; c les spectres Raman de MoS₂ /C nanosphères; d Courbe TGA de MoS₂ /C nanosphères

XPS a été étudié pour évaluer la composition des éléments et les états de valence de MoS₂ /C dans la Fig. 3a–d. Comme le montre la figure 3a, les principaux éléments de Mo, S, C et O peuvent être identifiés à partir du modèle d'enquête ; O dérivé de l'adsorption d'oxygène sur la surface. La figure 3b montre le spectre haute résolution de Mo 3d . Deux pics majeurs centrés à 229,8 et 233,1 eV sont attribués à Mo 3d _5/2 et Mo 3d _3/2 de Mo ⁴⁺ en MoS₂ /C [19, 29]. Un autre large pic situé à 227,0 eV est généralement connecté à S 2s . Et le reste du pic à 236,3 eV peut être indexé sur Mo ⁶⁺ indiquant la formation d'une liaison C–O–Mo entre MoS₂ et le carbone, ce qui est cohérent avec les autres MoS₂ /C composites [27, 30, 33]. Une paire de pics caractéristiques de S peut être clairement observée à 162,5 et 163,7 eV sur la figure 3c, correspondant à S 2p _3/2 et S 2p _1/2 de S ²⁻ en MoS₂ [5, 21]. Le spectre XPS déconvolué des C 1s est illustré à la figure 3d ; les signaux peuvent être ajustés à trois pics :29, 34, 35].

Spectres XPS de MoS₂ /C nanosphères :a sondage, b Lun 3d , c S 2p , d C 1s

Comme le montre la figure 4, les images FESEM et TEM ont révélé la morphologie et la structure de MoS₂ /C. Les images représentatives FESEM et TEM de MoS₂ /C sont affichés sur la figure 4a–f, révélant une structure de nanosphères poreuses assemblées à partir de MoS₂ ultra-mince /C nanofeuillets d'un diamètre moyen de 130-200 nm. L'analyse de cartographie élémentaire du district FESEM (Fig. 4c) confirme l'existence d'éléments Mo, S, C et une distribution uniforme dans les composites. De plus, les nanofeuillets sont recouverts d'une fine couche de carbone et sont étroitement en contact les uns avec les autres pour former une nanosphère sur les Fig. 4e, f. Une telle structure poreuse ouverte est favorable au contact électronique et au transfert rapide d'électrons pendant les processus de décharge/charge. La figure 4g montre une image HRTEM de MoS₂ /C. Le modèle de diffraction électronique à zone sélectionnée (SAED) indexe un anneau de diffraction à la nature polycristalline du MoS₂ (encadré de la figure 4g).

un , b images FESEM; c Images cartographiques élémentaires du district FESEM ; d –f images MET ; g Images HRTEM et l'encart du modèle SAED correspondant de MoS₂ /C nanosphères

Le MoS tel qu'obtenu₂ Les composites /C contiennent 31,02 % en poids de carbone ; à titre de comparaison, nous ajoutons la même teneur en poudre de charbon actif conducteur au MoS commercial₂ comme matériau actif, puis le mélanger avec du PVDF et du noir d'acétylène pour obtenir les électrodes. Les deux échantillons ont été assemblés sous forme d'anodes de pile bouton CR2032 pour évaluer leur mécanisme électrochimique et leurs performances. Les trois premières courbes CV du MoS₂ L'électrode /C a été réalisée sur la fenêtre de potentiel de 0,01 à 3,0 V à une vitesse de balayage de 0,2 mV s ⁻¹ . Comme le montre la figure 5a, trois pics de réduction sont observés de 1,22 à 0,1 V dans le premier balayage cathodique. Un large pic de réduction situé à 0,73-1,22 V correspond à l'insertion de Li ⁺ dans le MoS₂ /C et procédés de lithiation de MoS₂ pour former Li_x MoS₂ [16, 36]. Deux autres pics de réduction centrés à 0,58 V et 0,1 V peuvent être attribués à la génération du film d'interphase d'électrolyte solide (SEI) et à la réduction de Li_x MoS₂ à Mo [14, 15, 25], respectivement. Pour le premier balayage anodique, seuls deux pics remarquables sont remarqués à 1,53 et 2,22 V, qui sont attribués à l'oxydation de Mo en MoS₂ processus de phase et de délithiation de Li₂ S à S [5, 21, 37]. Dans les balayages suivants, le pic de réduction (0,58 V) disparaît et les deux autres pics passent à 1,17 V et 1,90 V, indiquant un processus de multi-lithiation de MoS₂ . Notamment, les courbes superposées dans les deuxième/troisième balayages signifient la réversibilité élevée et la grande stabilité de cycle du MoS₂ tel que fabriqué. /C dans les LIB. Les courbes de charge-décharge galvanostatique de MoS₂ /C sont conduites entre 0,01 et 3,0 V à une densité de courant de 0,1 A g ⁻¹ dans la figure 5b. Les plates-formes de tension de charge/décharge générées sont conformes aux résultats CV. Le MoS₂ Les électrodes /C offrent une capacité de décharge aussi élevée que 1307,77 mAh g ⁻¹ et capacité de charge de 865,54 mAh g ⁻¹ avec un rendement coulombique initial (CE) de 66,18 %. De plus, le CE indésirable et la perte de capacité d'environ 33 % proviennent probablement de la décomposition irréversible de l'électrolyte et de la génération d'un film SEI à la surface de l'électrode [5, 14]. Les deuxième et troisième profils de tension de charge/décharge se répètent; les capacités spécifiques sont de 845,58/879,20 mAh g ⁻¹ et 836,13/810,92 mAh g ⁻¹ , respectivement. Ce CE amélioré révèle la réversibilité électrochimique du MoS₂ /C l'anode est bonne.

un Courbes CV à une vitesse de balayage de 0,2 mV s ⁻¹ entre 0 et 3 V et b profils de décharge/charge à une densité de courant de 0,1 A g ⁻¹ du MoS₂ /C nanosphères; c les performances cyclistes de MoS₂ et MoS₂ /C nanosphères à une densité de courant de 0,1 A g ⁻¹ pour 100 cycles ; d les performances de débit de deux échantillons à divers débits de courant vont de 0,1 à 2 A g ⁻¹ ; e performances de cyclage à long terme de deux échantillons à une densité de courant de 1 A g ⁻¹ pour 500 cycles

La figure 5c compare les performances de cyclisme du MoS₂ /C et MoS commercial₂ anodes sous la densité de courant de 0,1 A g ⁻¹ pendant 100 cycles. MoS commercial₂ présente des capacités spécifiques de charge/décharge initiales de 671,70/952,52 mAh g ⁻¹ , ce qui est loin du MoS₂ /C composites (865,54/1307,77 mAh g ⁻¹ ). C'est parce que l'existence de carbone dans MoS₂ /C améliore la conductivité et le stockage en surface/interfacial du Li provenant de la structure poreuse des nanosphères et de la formation/décomposition réversible du film polymérique de type gel (SEI) [38]. Après 100 cycles, le MoS₂ /C et MoS₂ les anodes présentent des capacités spécifiques de décharge de 587,18 et 350 mAh g ⁻¹ avec un CE élevé d'environ 99%. La capacité de débit de deux échantillons a également été évaluée à différentes densités de courant allant de 0,1 à 2 A g ⁻¹ dans la figure 5d. Le MoS₂ /C conserve des capacités de décharge élevées à des densités de courant plus élevées :878 mAh g ⁻¹ à 0,1 A g ⁻¹ , 806 mAh g ⁻¹ à 0,2 A g ⁻¹ , 733 mAh g ⁻¹ à 0,5 A g ⁻¹ , 673 mAh g ⁻¹ à 1 A g ⁻¹ , 633 mAh g ⁻¹ à 1,5 A g ⁻¹ et 612 mAh g ⁻¹ à 2 A g ⁻¹ après 10 cycles. Réévalué à une densité de courant de 0,1 A g ⁻¹ , la capacité de décharge atteint rapidement 754 mAh g ⁻¹ et reste 876 mAh g ⁻¹ après 40 cycles, ce qui est presque proche de celui du premier 10e cycle, suggérant les performances de débit et la stabilité structurelle exceptionnelles du MoS₂ /C. Quant au MoS₂ , les capacités de décharge de 0,1 A g ⁻¹ à 2 A g ⁻¹ après 10 cycles sont 320 et 55 mAh g ⁻¹ avec une énorme perte de capacité d'environ 83%. Les résultats révèlent que la conductivité électrique du MoS commercial₂ n'y a pas d'amélioration significative due à l'ajout de charbon actif, n'atteignant ainsi pas l'effet de charge et de décharge rapides. En effet, un simple mélange physique ne peut pas améliorer efficacement la conductivité électrique du MoS commercial₂ , mais peut atteindre l'objectif idéal grâce à un revêtement en carbone tel que le MoS₂ obtenu /C.

Les performances de cyclage à long terme de deux échantillons sont illustrées à la Fig. 5e à une densité de courant élevée de 1,0 A g ⁻¹ . Afin d'activer les électrodes, les cellules sont testées à une faible densité de courant de 0,05 A g ⁻¹ pour les deux premiers cycles. Le MoS₂ /C présente des capacités de décharge élevées de 515, 443 et 439 mAh g ⁻¹ à 1,0 A g ⁻¹ pour les 100e, 300e, 500e cycles, respectivement. Par rapport au MoS signalé précédemment₂ matériaux d'anode du tableau 1, il montre que le MoS poreux hiérarchique₂ Les nanosphères /C ont de meilleures performances électrochimiques et elles montreront un grand potentiel pour remplacer les matériaux d'anode en graphite. Il est à noter que la courbe de capacité de MoS₂ /C dans son ensemble est relativement stable sans déclin particulièrement évident, sauf dès les premiers cycles, illustrant une stabilité prééminente du cycle à long terme. Cependant, le MoS₂ les anodes souffrent d'une énorme perte de capacité avec de faibles capacités de décharge de 114, 109 et 138 mAh g ⁻¹ aux mêmes cycles. En conséquence, MoS₂ /C présente toujours des propriétés électrochimiques plus supérieures que le MoS commercial₂ , bien que du charbon actif avec le même rapport pondéral relatif soit introduit dans MoS₂ électrode. Cela peut être attribué aux avantages suivants. I. MoS₂ Les composites /C possèdent une architecture poreuse ouverte dans laquelle les nanosphères sont auto-assemblées par des MoS₂ ultra-minces /C nanofeuillets recouverts d'une fine couche de carbone, qui facilitent le contact intime entre l'électrode et l'électrolyte et le transport rapide des électrons et des ions. Pendant ce temps, une architecture poreuse ouverte est avantageuse pour former des canaux interconnectés internes et exposer un nombre accru de sites actifs pour la transmission électronique/ionique et le stockage du lithium. II. La fine couche de carbone dérivée de la carbonisation du DPH peut non seulement agir comme une matrice de support stable pour empêcher l'agrégation de MoS₂ nanofeuillets, mais aussi d'améliorer la conductivité globale du matériau. III. L'espacement intercalaire étendu de MoS₂ en MoS₂ /C peut diminuer la résistance à la diffusion des ions et atténuer l'expansion volumétrique pendant les cycles de décharge/charge.

Conclusions

Dans ce travail, nous avons fabriqué des MoS poreux hiérarchiques₂ /nanosphères de carbone auto-assemblées par MoS ultra-mince₂ /C nanofeuillets par une méthode hydrothermale facile suivie d'un recuit. Bénéficiant de la conception rationnelle de la structure, le MoS₂ /C fournit des canaux rapides pour le transport d'ions/électrons et maintient une stabilité et une conductivité élevées de l'ensemble de l'électrode dans le stockage de lithium. De plus, l'intercalation de C dans l'espacement intercouche de MoS₂ peut s'adapter à l'expansion du volume pour s'assurer de l'intégralité de l'électrode et améliorer la conductivité électronique. Le MoS tel que fabriqué₂ L'anode /C atteint une capacité spécifique élevée (1307,77 mAh g ⁻¹ à 0,1 A g ⁻¹ ), d'excellentes performances sur les longs cycles (439 mAh g ⁻¹ à 1,0 A g ⁻¹ pour 500 cycles) et capacité de débit rapide (612 mAh g ⁻¹ à 2 A g ⁻¹ ).

Disponibilité des données et des matériaux

Toutes les données sont entièrement disponibles sans restriction.

Abréviations

LIB :

Batteries lithium-ion

2D :

Bidimensionnel

PCN :

Nanotubes de carbone dérivés du polypyrrole

PS :

Polystyrène

DPH :

Chlorhydrate de dopamine

XRD :

Diffraction des rayons X

XPS :

Spectroscopie photoélectronique aux rayons X

FESEM :

Microscopie électronique à balayage à émission de champ

TEM :

Microscopie électronique à transmission

TGA :

Analyse thermogravimétrique

PARI :

Brunauer–Emmett–Teller

BJH :

Barrett–Joyner–Halenda

CV :

Voltamétrie cyclique

DMC :

Carbonate de diéthyle

CE :

Carbonate d'éthylène

PVDF :

Fluorure de polyvinylidène