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石油沥青基MoS2/多孔碳复合材料的制备及其锂存储性能

2022-03-23李永峰

储能科学与技术 2022年3期
关键词:结构

李 云,杨 旺,李永峰

(中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室,北京 102249)

当今世界,化石燃料在能源结构中仍然发挥着 至关重要的作用[1]。然而,它的过度消费造成了严重的资源短缺和环境污染,严重地影响了人们的日常生活和身体健康[2-3]。此外,诸如沥青和石油焦等低价值的石油副产品也越来越多。为了实现碳中和的愿景,太阳能、潮汐能、风能、生物质能和地热能等可再生能源在过去几十年中得到了广泛地开发[4]。然而,所产生的能量只有在能量存储器的帮助下才能得到有效的利用。迄今为止,许多科研人员一直都在探索高性能且实用的储能系统,尤其是锂离子电池(LIBs)和钠离子电池(SIBs)[5-9]。

石油沥青具有丰富的多环芳烃、丰富的杂原子以及成本低等优点,在合成碳基储能材料方面具有巨大的潜力[10-13]。Gao 等[14]以石油沥青为碳源,制备了一种N/P共掺杂的碳纳米片,该材料表现出优异的电化学性能。Peng等[11]也以石油沥青为原料,合成了一种具有优异可逆容量和倍率性能的氮掺杂碳负极材料。因此,沥青可用于制备高性能的LIBs和SIBs 负极材料。但是,经过几代人的研究,纯碳材料的电化学性能已经非常接近其极限值,但仍远远不能满足市场需求[15]。硫化钼(MoS2)具有高的理论比容量(669 mA·h/g),并且已经被广泛研究[16]。遗憾的是,MoS2的导电性差,大大地限制了其应用。普遍认可的方式是将MoS2和高导电性的碳材料复合,实现材料的优势互补。

本工作开发了一种模板法,首先以NaHCO3为模板制备了一种掺硫多孔碳材料(SPC),随后,在其表面原位生长了一层垂直阵列的MoS2纳米片,最终,制备了一种MoS2/多孔碳复合材料(MoS2/SPC)。……

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