电容主导型MoS2 @MoO3 复合材料用于锂离子电池负极的电化学性能研究

为解决锂离子电池（LIBs）负极材料容量低、体积膨胀严重等问题，研究人员通过剥离-水热法合成高比表面积（88.8 m2 g-1 ）的MoS2 @MoO3 复合材料。该材料展现出2735 mA h g?1 的高比容量、1200次循环后99%的库仑效率及12 Ω的低电荷转移电阻，其电容主导的储能机制和稳定的扩散系数（3.5×10?10 cm2 s?1 ）为高能量密度LIBs设计提供了新思路。

　　

研究背景与意义
随着电动汽车和储能系统的快速发展，传统石墨负极（理论容量仅372 mA h g^?1
）已无法满足高能量密度需求。过渡金属硫化物（TMS）如MoS₂
虽具有670 mA h g^?1
的理论容量，但硫溶解和体积膨胀问题导致循环稳定性差。如何通过材料设计兼顾高容量与长寿命，成为LIBs领域的关键挑战。

研究设计与方法
SRM理工学院的研究团队采用剥离-水热法构建MoS₂
纳米片包裹MoO₃
纳米棒的复合结构，通过X射线衍射（XRD）、Brunauer-Emmet-Teller（BET）比表面积分析和透射电镜（HRTEM）表征材料特性，结合循环伏安法（CV）和电化学阻抗谱（EIS）评估电化学性能。

研究结果

1. 材料表征：HRTEM显示MoS₂
   （002）晶面间距扩大至0.62 nm，MoO₃
   纳米棒表面存在氧空位缺陷，BET证实复合材料具有88.8 m²
   g^-1
   的高比表面积。
2. 电化学性能：在1000 mA g^?1
   电流密度下，复合材料展现2735 mA h g^?1
   的初始容量，1200次循环后容量保持率达78%，库仑效率稳定在99%以上。
3. 储能机制：电容贡献率在1 mV s^?1
   扫速下达67%，电荷转移电阻（12 Ω）显著低于纯MoS₂
   （45 Ω），扩散系数循环后仅从3.5×10^?10
   降至1.4×10^?10
   cm²
   s^?1
   。

结论与展望
该研究通过缺陷工程和异质结构设计，成功实现MoS₂
@MoO₃
复合材料的高容量与长循环稳定性协同提升。其电容主导的储能机制为缓解TMS材料体积膨胀提供了新策略，未来可通过界面优化进一步推动实用化进程。论文发表于《Materials Chemistry and Physics》，为LIBs负极材料开发树立了新标杆。