MoS2是一种二维过渡金属硫化物,具有独特的二维平面结构。由于其独特的结构和丰富的资源,在各个领域备受关注,如析氢反应,氧还原反应,磁各向异性,生物传感器等。特别是在储能领域,MoS2作为金属离子可充电电池的电极材料表现出极大的潜力。空心结构的构建不仅可以促进电子和离子的扩散,为氧化还原反应提供更多的活性位点,缩短离子和电子的扩散路径,而且由于其独特的“呼吸效应”,可以释放体积膨胀和晶格应力,从而提高循环稳定性和倍率能力。更重要的是,设计中空结构材料可以限制电极制备过程中MoS2的堆叠。因此,构建中空结构是提高MoS2作为储能材料电化学性能的合理策略。
在本综述中,河北农业大学赵孝先课题组联合青岛大学宋建军教授详细介绍了高性能金属离子电池用二硫化钼空心结构材料的研究进展。综述了不同维度(0D、1D和3D)二硫化钼空心结构材料的制备工艺,并且进行分类,总结了不同制备工艺的优点和缺点,及其对电池性能影响(Figure1)。0D空心结构MoS2基材料作为锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池和镁离子电池等金属离子电池的电极材料,可以改善离子和电子的扩散动力学,限制MoS2的堆积。此外,1D空心MoS2可以提供沿轴向定向的电子扩散,3D空心MoS2可以提供电解质渗透的穿孔孔和更多的活性位点,从而具有优异的倍率能力和循环稳定性(Figure2)。本论文可为制备不同尺寸的二硫化钼空心结构材料提供启示,并为合成具有优异电化学性能的空心材料提供建设性的建议。
Figure1.不同维度材料及不同合成方法的总结 Figure2.比较了不同维度的MoS2对电化学性能的影响。 论文信息 Advances in MoS2 based hollow structural materials for high-performance metal ion batteries Hui Zhang, Yashi Wang, Shilong Guo, Yiqing Hui, Hanyue Wei, Xiaoyan Wang, Jianjun Song, Xiaoxian Zhao Batteries&Supercaps DOI: 10.1002/batt.202200482