文档介绍：导电 MoO2 在高功率电容器和高容量锂硫电池中的应用研究中文摘要
导电 MoO2 在高功率电容器和高容量锂硫电池中的应用研究
中文摘要
随着科技的发展,锂离子电池开始难以满足电动汽车等高能量需求装置的要求,
因此开发新型更高性能的电化学存储体系是社会发展的必然趋势。超级电容器和锂硫
电池由于具有高功率和高比容量受到越来越多人的关注。MoO2 具有类金属导电性、
高熔点、高的化学稳定性和高的理论比容量成为一种具有潜在价值的电化学储能材料。
本文以过渡金属氧化物 MoO2 为研究对象,采用模板法制备了介孔 MoO2 纳米材
料,采用现代测试方法对产物进行了表征,探究了 MoO2 在超级电容器和锂硫电池中
的电化学性能。具体内容包括以下几个方面:
以二氧化硅 KIT-6 为模板,(NH4)6Mo7O24•4H2O 为原料制备了介孔 MoO2,通过
XRD、BET、SEM 等进一步表征发现,介孔 MoO2 是 KIT-6 的反向复制品,具有长程
有序的介孔结构、高达 m2/g 的比表面积。通过对比,合成的最佳条件为前驱体
仲钼酸铵与 KIT-6 以 1:(wt%)混合后在 650℃下煅烧 5 h,用 2 M NaOH 除去模
板。制备的介孔 MoO2 在以 1 M LiOH 为电解液,Ni 网为对电极,甘汞电极为参比电
极的三电极体系中,当扫速为 5 mv/s 时,比电容为 F/g,10 mv/s 时为
F/g,50 mv/s 时为 F/g,在 100 mv/s 的比容量值保持率为 %。在两
电极体系中初始放电比电容为 146 F/g(1 A/g),循环 1000 次后比电容为 127 F/g,容
量保持率为 87%。通过溶解实验发现其衰减主要原因是介孔 MoO2 溶解于电解液中,
+
使活性物质减少。通过 EQCM 测试发现 Li 是介孔 MoO2 电容储能的工作离子。
采用加热介孔 MoO2 和单质硫制备了介孔 MoO2/S 复合材料,在锂硫电池中表现
出良好的电化学性能。通过对比不同硫含量的样品发现,当硫的负载量为 40%时,表
现出良好的循环性能,样品 m-MoO2/S-40 的初始容量为 mAh/g,100 个循环后
仍有 mAh/g,在 5 C 的高倍率下仍有 mAh/g 的容量,比单质硫和 Super P
的复合材料表现出更好的循环性能。但是,介孔 MoO2 对多硫化物的吸附能力有限,
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中文摘要导电 MoO2 在高功率电容器和高容量锂硫电池中的应用研究
性能并不能与碳材料相比。MoO2 具有类金属的导电性,可以将 MoO2 做成微孔结构,
通过下一章介孔和微孔碳材料的对比发现,微孔材料可能有更好的储能性能。
通过加热微孔碳材料 ZIF-C 和单质硫的混合物制备了 ZIF-C/S 复合材料,复合材
料的硫含量为 34%,复合材料的初始放电比容量为 1505 mAh/g,在 100、300、500 次
循环的容量为 850 mAh/g、724 mAh/g 和 618 mAh/g,在 1 C、2 C、3 C 的放电容量为
793 mAh/g、705 mAh/g、624 mAh/g,比介孔碳材料 CMK-3/S 复合材料表现出更加优
异的循环性能和倍率性能。

关键词:MoO2;介孔材料;超级电容器;锂硫电池;纳米材料

作者:李心勇
指导教师:郑洪河教授
曲群婷副教授

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Study on the application of MoO2 in high-power capacitors and high-capacity lithium-sulfur batteries ABSTRACT
Study on the application of MoO2 in high-power
capacitors and high-capacity lithium-sulfur batteries
ABSTRACT
With the development of science and technology, lithium-ion batterys don’t begin to
meet the demand of high energy device requirements of electrochemical storage system.
Electrochemical storage system with high performance