扩层VS2@硫/氮共掺杂碳复合材料实现高性能储锂

来源：X一MOL资讯

二硫化钒具有和石墨烯一样的二维层状结构，因其具有很高的储锂性能，而被认为是一种极具前景的锂离子电池负极材料。但是由于其层间距仅为0.575 nm，导致电化学反应动力学过程缓慢和储锂能力降低。研究表明，扩大二维材料的层间距能有效降低Li+的扩散能垒，同时暴露更多的活性位点。此外，在电化学反应过程中VS2体积变化严重，容易造成电极粉化，从而降低电池的效率与寿命，相关工作表明，VS2复合碳质材料能有效增强其在电化学反应过程中的稳定性，提升电化学性能。

近日，福州大学魏明灯教授课题组首次采用一种简单的溶剂热法合成了扩层VS2和硫/氮共掺杂碳的复合物（VS2@SNC）用于高性能锂离子电池。研究发现，聚合物的嵌入使VS2的（001）晶面间距扩大至1.26 nm，在高温煅烧过程中，聚合物发生热分解反应和碳化反应，从而在VS2片层表面包裹一层无定型的碳，其晶面间距也缩小至0.92 nm。结果表明具有分等级结构的VS2@SNC可以缓冲在嵌/脱锂过程中的体积膨胀，同时增加活性物质与电解液之间的接触面积；此外，硫/氮共掺杂碳能增加材料的导电性和循环稳定性；经过理论DFT计算表明，层间距的增加能大大降低Li+的扩散能垒，加快电化学反应速率。基于以上优势，VS2@SNC展现出优异的电化学性能，在8 A/g的电流密度下循环600圈后，仍能维持684.5 mA h/g的比容量（图1）。

图1. VS2@SNC合成示意图及其电化学性能图

这一成果近期发表在Small 上，第一作者为福州大学的博士研究生杨文娟。