MoS2剥层处理对镁离子电池电化学性能优化有利

为了进一步提高现有镁离子电池的电化学性能，上海工程技术大学李博飞研究者在其电解液中添加适量的锂盐，并对其正极材料——二硫化钼（MoS2）进行了剥层改性处理。

镁离子电池是指一种以某些金属化合物或非金属氧化物为正极材料、金属镁为负极材料的储能电池，因具有较低的生产成本、较高的理论比容量和安全性等优点，而深受广大储能研究者的欢迎，有望成为替代锂离子电池的重要研究方向。然而，正二价镁离子（Mg2+）由于有较高的电荷密度，所以导致传统的插层型正极材料的电化学性能下降。

镁离子电池的正极材料一般是二硫化钼。 MoS2是一种比较典型的层状过渡金属硫化物，共价键合成的S-Mo-S层通过微弱的范德华力堆积在一起，有利于镁离子在其间进行脱出与嵌入。

为了解决Mg2+自身特性导致镁离子电池电化学性能下降和进一步提高层状MoS2的电化学性能的问题，上海工程技术大学研究者在该电池的电解液——APC溶液中加入了一定比例的氯化锂（LiCl），幷对MoS2进行液相剥，构建成了新型的镁锂双离子电池体系。相对于现有的镁电池来说，镁锂电池拥有更好的电化学性能和倍率性能。

镁锂双离子电池，图源：Bofei Li/materialstoday

研究表明，在APC电解液中加入Li+之后，电池的各项电化学性能都发生了不同程度的优化。镁锂电池首次放电比容量可达124.9mAh/g，达到最高稳定状态下所需要的活化反应圈数为50圈；镁锂电池在不断地循环之后，MoS2的层状结构中会出现明显的裂隙，幷伴随部分碎片的产生，进而能增加MoS2正极与电解液之间的接触面积，提供更多的离子与正极之间的活化反应位点。此外，剥离后的MoS2正极材料，也使镁锂电池的电化学性能得到了一定的提升。

该研究成果已以“Li+ additive accelerated structural transformation of MoS2 cathodes for performance-enhancing rechargeable Mg2+ batteries”为题发表在了materialstoday上。

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