金属二硫化钼——新型稳定高效电池的奥妙

一种由纯金属二硫化钼制成的新型多孔纳米管结构，被用于基础电化学研究中，作为锂离子电池阳极材料表现出了优异的性能。

二硫化钼（MoS2）是电化学研究中的一种常用材料，例如在锂离子电池中，因其半导体三方2H相带来的高理论容量已被彻底探索。然而，该相的固有电导率偏低，并且二硫化钼的结构在电池充放电循环过程中易于分解。因此目前研究中常用其与导电碳材料复合来提高电池性能，但是这种做法会大大增加成本，同时还面临着电解质消耗以及MoS2与锂反应的问题。

由于具有更高的固有电导率和更多的插入位置，MoS2的金属相目前正在进行其作为阳极材料的探索性研究，希望通过对它的研究来促进锂离子电池的充电速率和循环性能，并消除电池对更多导电添加剂的需求。 MoS2的金属相在自然界中很少见，金属相属于亚稳态，近期试图制造它们所用的溶剂热实验法都使用了添加剂或者底物。更为传统的制备方法是使用碱金属嵌入和剥离，在工业生产中这可能是一种复杂而且危险的方法。

美国东北大学机械工业工程系的一个研究小组日前创建了一个由纯金属相MoS2 制成的多孔纳米管电极。 他们使用阳极氧化铝纳米管对该阳极材料进行模板化制作：2D金属MoS2纳米片可以垂直排列，进而在管内形成中空多孔结构，然后再将其蚀刻掉。

金属MoS2的纳米片排列成多孔纳米管结构，这种结构可以在锂离子电池中作为阳极应用时为电解质提供优异的扩散通路。同时金属结构也为锂扩散提供了更多的嵌入位点。

这种新型结构能够实现有效的电解质扩散并具有较短的离子路径，从而使锂离子电池具有更好的倍率性能。同时，它还显示出更高的电化学稳定性，电池在空气中运行超过120天而没有出现常见的重叠堆积问题，这些问题通常在MoS2从亚稳金属相转变成不太有用的半导体相时出现。

具有新型阳极材料的电池在350次循环之后，能够在5A/g的电流密度下达到1100mAh/mg的容量，容量轻易的就超过目前商用的石墨阳极的372mAh/mg。

这项被Advanced Energy Materials杂志封面着重强调的工作中，首次使用了循环伏安法来识别MoS2金属相的特征氧化峰，这意味着这些结构不仅在电池应用方面具有竞争力，同时也可用于金属MoS2的基础电化学研究。

化学慧定制合成事业部摘录

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