類石墨烯二硫化鉬能否引領新一輪電池風暴？

改性二硫化鉬

MoS2是一種典型的過渡族金屬硫化物，由於其獨特的層狀結構和可控的電子特性，在奈米電子器件和電化學儲能、催化上都有重要的應用。為了突破現有鋰離子電池石墨陽極儲能能力低的限制，研究人員經常使用二硫化鉬（MoS2）等低維過渡金屬化合物，用氧化鉬或二硫化鎢改善石墨材料或直接用過渡金屬複合材料代替石墨陽極。以二硫化鉬為例。作為石墨電極的改性劑，不僅可以彌補石墨容量低的不足，而且可以有效解決穩定性和導電性差的問題，使製備的電池具有較長的單次充電壽命和使用壽命。

隨著人們環保意識的提高和科學技術的發展，電力技術逐漸取代了傳統的化學能源技術。目前，最典型的是純電動汽車逐漸取代燃油汽車。與燃油汽車最大的區別在於純電動汽車依靠動力電池獲得牽引力。與化學能源技術相比，電力技術更簡單、更環保。

目前，除了電動汽車的電池外，智慧手機、膝上型電腦、滑板車和大量其他可充電裝置都需要鋰離子電池來提供能量。在碳達峰、碳中和和化石燃料供應風險增加的背景下，科學家們希望未來電池能驅動更多的東西，比如電動火車、電動飛機，甚至整個城市。

俗話說得好：“想象是美麗的，現實是骨瘦如柴的。”由於現有鋰電池的大容量和高安全性與現有電極材料的理論容量有限不相容，科學家的目標很難實現。由於新型二硫化鉬半導體材料的出現，一場新的“電池風暴”有望再次發生，這意味著未來電池可以驅動更多的裝置。

二硫化鉬是一種低維過渡金屬層狀材料，層間距離大，可以容納更多的活性鋰離子和更寬的離子傳輸通道。從宏觀角度來看，MoS2可以提高電池的容量、充電速度和安全性。然而，由於穩定性和導電性差的問題，層狀材料不適合單獨使用，否則電池容量容易衰減。

查閱相關文獻後發現，MoS2和石墨烯複合材料的綜合性能優於單個MoS2或石墨烯電極材料，更適合作為鋰離子電池負極材料。研究表明，MoS2/石墨烯複合材料在0.05A/g的電流密度下迴圈200次仍能保持313mAh/g的比容量，即使在2h/g的高電流密度下也能達到175mAh/g。

總的來說，在碳中和和碳減排的背景下，新能源的發展已成為必然趨勢，這將在短時間內增加鋰電池的市場需求，加速MOS2和石墨烯複合材料等新型電極材料的商業化。