铜钱状二硫化钒的制备及储钠性能研究

钠离子电池因地壳中丰富的钠资源以及金属钠与金属锂之间具有相似的物化性质等特点,成为后锂时代电池的候选者之一,然而较大的钠离子半径影响了其体系的动力学性能及离子迁移速率,因此寻找合适的电极材料成为其发展的关键.二硫化钒作为过渡金属硫属化合物,具有类石墨烯的层状结构,为钠离子的储存提供了足够的空间,同时其出色的导电性能也为其作为高性能钠离子电池的电极材料提供了保证.利用水热法与超声剥离法,可控制备出三种堆叠密度不同的铜钱状二硫化钒（VS₂-Long、VS₂-Middle、VS₂-Short）,并将其用于储钠性能研究.结果表明,堆叠程度最低的VS₂-Short因其形貌结构特点而拥有较多的活性位点及较高结构稳定性,在100 mA·g^－1的电流密度下,循环300圈后容量高达410 mAh·g^－1;电流密度为2000 mA·g^－1,可逆容量仍高达333 mAh·g^－1.此外,还研究了二硫化钒作为钠离子电池电极材料的储能机制,通过非原位X射线粉末衍射（XRD）及透射电子显微镜（TEM）观测发现：放电过程中,电压在2.5～1.0 V发生嵌钠反应生成Na_xVS₂,之后逐渐开始转化反应生成Na₂S和V;充电时Na₂S和V转化生成Na_xVS₂,并最终脱钠生成VS₂,即在0.2～2.5 V间VS₂表现为嵌入转化的储钠机制.