二硫化钼电极材料的制备及其电化学性能文献综述

 2021-10-25 09:10

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1.前言超级电容器（SCs）是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它通过电极和电解液之间的界面和电极可逆的氧化还原反应存储电荷，既有电容器快速充放电的特性，又有电池的储能特性，与传统蓄电池相比，超级电容器最大的优点是充放电速率快，可采用几到几十安培充放电，拥有高比功率密度和高比能量密度，还有循环寿命长，工作温度范围宽，电容量高等优点，在电动汽车、发电系统等领域具有广泛应用前景[1][2]。

一般超级电容器根据储能原理包括双电层和赝电容，而双电层电极材料中主要用到的是电极材料，赝电容用到的是过渡金属硫化物、过渡金属氧化物和导电聚合物，其中，过渡金属硫化物NiS和MoS2具有良好的导电性和较高的电化学活性，用于制造混合型超级电容器，可以同时发挥长寿命的双电层电容和高能量密度的赝电容的优势，近年来引起了广泛的关注[3]。

2 .柔性超级电容器随着科学技术进步，便携式和可穿戴电子产品发展迅速，有巨大的市场空间，传统电池和超级电容器几何形状比较简单，通常为固定形状和大小，新型设备往往要求在一定的形变下使用，传统硬质储能设备无法满足需求，亟需开发相匹配的柔性储能器件。

与电池和传统超级电容器相比，柔性超级电容器体积小，重量轻，形状多样，具有柔韧性，被作为供能设备用于卷曲显示屏、集成电路、个人可穿戴系统等领域，来取代传统硬壳超级电容器或电池，柔性超级电容器需要能在一定范围内卷曲、折叠、拉伸、挤压时使用，还需具有轻薄、高能量密度、高功率密度、稳定的循环性能、安全性等优点。

柔性超级电容器由外包装、正极、电解质、隔膜、负极组成，都需要具有一定柔韧性，电极材料通常需要依附在高导电性的集流体上，将电化学反应过程中的电子传出形成电流，因此导电基底材料以及与其接触的电极材料是柔性超级电容器的关键[4][5][14]。

3. NiS-MoS2碳基电极在电极材料中，电活性过渡金属的氧化物通过材料表面与电解液发生赝电容反应而储存电能，因为他们的氧化态可以促进法拉第快速和可逆的氧化还原反应，使电容器获得较高的理论容量而被广泛研究，常用的金属氧化物的电容器材料是 RuO2和 IrO2等贵金属氧化物，具有高的比电容，良好的导电性以及稳定性，但是较高的成本限制其实际应用，Ni和Co的氧化物具有材料成本低、环境友好，同时能产生高比电容，但是相对于贵金属与碳材料氧化物，它们的循环稳定性、导电性还有待提高。

过渡金属硫化物作为一种新兴的电极材料，不仅能够提供比金属氧化物相对更高的导电性，而且其丰富的氧化还原反应还有助于高比电容的获得，此外其相对于导电聚合物还能具有更高的热稳定性，使得过渡金属硫化物拥有巨大的潜力成为更符合实际需要的电极材料[6]。

导电基底材料一般分为金属基和碳基两种，其中碳基材料具有优异的导电性能和机械性能，可以同时作为电子传输通道和柔性骨架，碳基材料内部孔隙结构可加速化学反应速率提高倍率性能比容量，且碳基材料易加工，保证了微观结构的有效设计和制造，如今，包括碳纤维、碳纳米管、石墨稀以及它们的衍生结构或复合结构己经被广泛用于制造一维、二维、三维柔性超级电容器。

硫化物作为电极材料在充放电过程中，发生氧化还原反应不可避免的会发生不可逆反应，导致结构的变化，使得材料的电容性能难以保持稳定状态，为了解决这些问题，复合材料型电容器是一种有效的方法，可以同时发挥长寿命的双电层电容和高能量密度的法拉第电容的优势。

采用碳基导电基体，不仅可加速化学反应速率提高倍率性能比容量，还满足设计柔性超级电容器的条件[3][7][8][9]。

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