类石墨烯过渡金属二硫化物(MS2,M=Mo,W,Sn)/石墨烯复合纳米材料的制备及其电化学贮锂性能的研究

通过水热和剥离-再堆积等途径制备类石墨烯-MS2(M=Mo,W,Sn)/石墨烯的复合纳米材料，并对其微观结构和电化学贮锂性能进行表征和研究。研究不同制备方法及条件等对复合纳米材料微观结构、形貌和组成等、以及电化学贮锂性能的影响；研究复合纳米材料电化学嵌脱锂电极过程和动力学性能，以及电化学性能增强机理。优化制备方法和条件，制备电化学贮锂可逆容量高、循环性能优异和高倍率充放电性能好的锂离子电池复合纳米负极材料。本项目为高性能锂离子电池新型负极材料的研究提供了一种新的途径，其研究和结果对于新一代锂离子电池(尤其动力电池)以及新能源汽车战略新兴产业的发展具有重要意义和明确应用前景，对于带动类石墨烯纳米材料及其复合材料合成、以及在新能源领域等应用的研究和相关学科发展具有重要意义，研究结果可形成自主知识产权，有助于提升我国未来新能源汽车及动力电池核心零部件等方面的自主创新能力和核心竞争力。

制备了类石墨烯金属二硫化物(MoS2, WS2, SnS2, NiS2)/石墨烯复合纳米材料，并对其微观结构和电化学嵌/脱锂性能进行了表征和研究。研究并阐明了不同制备方法及其条件等对复合材料的微观结构及电化学储锂性能的影响；研究并阐明了复合材料电化学储锂的电极过程及其性能增强机制。所制备的类石墨烯金属二硫化物/石墨烯复合材料不仅高的电化学储锂可逆容量(900-1200 mAh/g)，并具有优异的循环性能和显著增强的高倍率充放电特性，作为高性能锂离子电池的负极材料具有重要的应用前景，对新型二维纳米材料及其复合材料的研究也具有重要的科学意义。项目取得的创新性研究成果主要有：. (1) 用L-半胱氨酸协助的水热反应制备了少层数SnS2/石墨烯复合纳米材料，其电化学储锂可逆比容量达到920 mAh/g, 并显示了优异的循环性能和增强的充放电倍率特性。. (2) 用水热方法制备了NiS2/石墨烯复合纳米材料，其电化学储锂比容量达到1200 mAh/g，并具有优异的循环性能和显著增强的充放电倍率性能，1000次循环后，其储锂容量保持有810 mAh/g.. (3) 用阳离子表面活性剂协助的水热反应合成了类石墨烯MoS2/石墨烯复合材料，其电化学贮锂容量达到950-1200 mAh/g, 并具有优异的循环性能和增强的充放电倍率特性，在800次循环后，其容量保持有800 mAh/g左右。不同的阳离子表面活性剂或改变其浓度可以在一定程度上调控所制备复合材料的微观结构和形貌。. (4) 通过水热反应途径制备了类石墨烯WS2/N-掺杂石墨烯复合纳米材料，增强了复合材料的电化学贮锂性能，尤其是增强了其高倍率充放电倍率特性。. (5) 采用双子表面活性剂、离子液体或超分子协助的水热反应途径制备了少层数MoS2/石墨烯的复合纳米材料, 制备的复合材料的电化学贮锂容量达到1000-1200 mAh/g，并具有稳定的循环性能和增强的充放电倍率特性。 . (6) 用商业化的MoS2为原料，通过剥离-再堆积的途径制备了MoS2/石墨烯复合材料，显著增强了其电化学储锂性能，其电化学储锂容量达到1022 mAh/g, 并具有优异的循环性能和增强的充放电倍率特性。