近期，中科院合肥研究院固體所功能材料與器件研究部趙邦傳研究員課題組在MoS₂鋰/鈉離子電池電極材料性能調控研究方面取得新進展，科研人員通過對材料的形貌進行優(yōu)化設計，制備了一種高性能的紗球狀MoS₂電極材料，相關結果以“Yarn ball-like MoS₂ nanospheres coated by nitrogen-doped carbon for enhanced lithium and sodium storage performance”為題發(fā)表在Journal of Power Sources上。 

　　目前商用主流鋰離子電池負極材料石墨和鈦酸鋰都存在理論比容量低、倍率性能差等缺點，無法滿足人們對高能量/功率密度鋰離子電池器件的追求，石墨電極在使用時還存在由于放電電壓過低導致的安全性問題。此外，用作鈉離子電池負極材料時，石墨電極很難與Na⁺形成穩(wěn)定的化合物，比容量極低。因此，尋找既能作為鋰離子電池負極又能用作鈉離子電池負極的材料具有重要的意義。過渡金屬二硫族化合物大多具有二維類石墨烯層狀結構和較大的層間距，非常有利于Li⁺和Na⁺離子在其中的傳輸。以MoS₂為例，其層間距為6.15埃，當作為鋰電或鈉電負極時，其理論比容量高達670 mAh g^-1，在鋰電和鈉電領域都具有較大的應用潛力。然而，由于其導電性差且離子嵌入/脫出時體積變化較為嚴重，影響了它的電化學性能，限制了它的實際應用。 

　　為此，科研人員采用過程簡單、成本低廉、環(huán)境友好的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）輔助水熱法，制備了一種氮摻雜碳包覆的紗球狀MoS₂納米結構復合材料MoS₂-PVP@NC，該材料用作鈉離子電池負極時，表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，在1 A g^-1的電流密度下經(jīng)過200次循環(huán)后的比容量為410.2 mAh g^-1，在10 A g^-1大電流密度下比容量為352.1 mAh g^-1。此外，MoS₂-PVP@NC也顯示出優(yōu)異的鋰電性能，在1 A g^-1電流密度下經(jīng)過300次循環(huán)后其比容量高達607.1 mAh g^-1，在10 A g^-1大電流密度下的比容量仍能保持在356.0 mAh g^-1。研究發(fā)現(xiàn)，材料的優(yōu)異性能主要來源于其紗球狀結構和氮摻雜碳包覆層間的協(xié)同作用，紗球狀納米結構可增強材料的結構穩(wěn)定性，而氮摻雜碳包覆層可進一步改善材料的結構穩(wěn)定性和導電性，因而MoS₂-PVP@NC復合材料能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的鋰/鈉存儲性能。 

　　上述工作得到了國家重點研發(fā)計劃項目和國家自然科學基金委大科學裝置聯(lián)合基金項目的支持。 

　　文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775320305851。 

　　圖1. MoS₂-PVP@NC復合材料的合成示意圖。