基于液相剥离的二维过渡金属二硫属化物(TMD)纳米片的锂离子电池正极材料具有高于石墨的本征容量,因而得到了广泛的研究。然而由于大多数半导体TMD具有较低的电导率和锂离子扩散系数,因此需要昂贵的工艺,如添加导电填料、化学转化金属相变和拓扑纳米制造。
近日,韩国延世大学Cheolmin Park报道了一种新型无导体TMD纳米片负极,其具有接枝聚合物离子通道,从而保证了LIB的高稳定性和倍率性能。
文章要点
1)聚合物粘合剂由聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(PVDF-TrFE)与磺化聚苯乙烯(SPS)离聚体随机接枝而成。同时,接枝聚合物在液相中有效地剥离了MoS2纳米薄片,具有优异的分散稳定性。
2)系统的研究表明,带负电荷的SPS离聚体被插入到两个相邻的纳米片之间,从而有效地减轻了片层间的范德华力。由此产生的交替聚合物/纳米片层状负极可以有效缓冲充放电循环期间纳米片的体积变化。更重要的是,MoS2纳米片上的SPS离聚体可以同时充当锂离子在电池运行过程中快速扩散的离子通道。
3)结合其多功能性,基于离子通道的接枝聚合物粘合剂的LIBs具有高比容量(0.1 A g-1时为933.1 mAh g-1)、优异的循环稳定性(1000次循环后90%的容量保持率)和倍率容量(5 A g-1时为50%)。
研究工作为大规模开发高性能TMD基LIBs提供了一种新的策略。
参考文献
Chanho Park, et al, Conductor-Free Anode of Transition Metal Dichalcogenide Nanosheets Self-Assembled with Graft Polymer Li-Ion Channels, Adv. Energy Mater. 2020
DOI: 10.1002/aenm.202003243
https://doi.org/10.1002/aenm.202003243