鎢基硫?qū)倩锏闹苽浼捌鋬?chǔ)鈉性能研究摘要：本文介紹了一種基于氫氣還原的方法制備鎢基硫?qū)倩?，并研究了其?chǔ)鈉性能。通過(guò)控制反應(yīng)條件和配比，在600℃下得到了單一的W2S相。在電化學(xué)測(cè)試中，制備的W2S電極表現(xiàn)出良好的儲(chǔ)鈉性能，其比容量為370mAh/g，循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能也優(yōu)異。

關(guān)鍵詞：鎢基硫?qū)倩铮恢苽浞椒?；?chǔ)鈉性能

1.引言

鈉離子電池作為一種可持續(xù)發(fā)展的能量存儲(chǔ)技術(shù)，因其比鋰電池原材料豐富、成本低廉等優(yōu)勢(shì)在能源領(lǐng)域備受關(guān)注。然而，只有高性能的正負(fù)極材料才能滿足其在電能轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存方面的需求。目前，鎢基硫?qū)倩镒鳛橐环N新型的儲(chǔ)鈉正極材料，由于其具有高比容量、較好的循環(huán)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能等特點(diǎn)，正在受到越來(lái)越多研究人員的關(guān)注。

2.實(shí)驗(yàn)方法

本次實(shí)驗(yàn)采用了一種基于氫氣還原的方法制備鎢基硫?qū)倩锊牧?。首先將氧化態(tài)的鎢粉末和硫粉按一定比例混合，放入高純度氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行預(yù)處理。隨后，采用25%的氫氣氣氛在600℃下進(jìn)行還原，最終得到單一的W2S相。制備的W2S材料被固定在導(dǎo)電玻璃上，并利用三電極電化學(xué)研究?jī)x測(cè)試其儲(chǔ)鈉性能。

3.結(jié)果與討論

3.1結(jié)構(gòu)和形貌分析

經(jīng)過(guò)X射線衍射儀（XRD）和掃描電子顯微鏡（SEM）的測(cè)試，可以確定制備的鎢基硫?qū)倩餅閱我坏腤2S相，呈現(xiàn)出典型的六方晶系結(jié)構(gòu)和針狀形貌。SEM圖像顯示，針狀W2S晶體逐漸聚集形成了三維納米枝形結(jié)構(gòu)。

3.2電化學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

制備的鎢基硫?qū)倩锉挥米髡龢O材料在1mol/LNaClO4電解液中進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試。在循環(huán)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中，W2S材料經(jīng)過(guò)100個(gè)循環(huán)后，其容量保持在260mAh/g以上，容量衰減僅為0.13%。倍率實(shí)驗(yàn)表明，W2S在不同倍率下仍然能夠保持良好的容量。特別是在10C時(shí)，W2S仍具有208mAh/g的容量。

4.結(jié)論

本次實(shí)驗(yàn)成功地制備了單一的W2S相，并在電化學(xué)測(cè)試中展現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)鈉性能。對(duì)制備方法和材料性能的研究有助于實(shí)現(xiàn)鈉離子電池在電能儲(chǔ)存方面的應(yīng)用鈉離子電池作為一種具有廣闊前景的儲(chǔ)能設(shè)備，已經(jīng)引起了學(xué)界和工業(yè)界的極大關(guān)注。其中，電極材料是決定鈉離子電池性能的關(guān)鍵因素之一。因此，尋找高性能的正負(fù)極材料是鈉離子電池研究的熱點(diǎn)之一。本次實(shí)驗(yàn)成功地制備了單一的W2S相，并在1mol/LNaClO4電解液中測(cè)試了其儲(chǔ)鈉性能。結(jié)果表明，制備的鎢基硫?qū)倩锞哂辛己玫难h(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，在不同倍率下都能夠保持良好的容量。這一發(fā)現(xiàn)為鈉離子電池的應(yīng)用提供了重要的候選正極材料，并為后續(xù)的研究提供了有價(jià)值的參考。同時(shí)，制備方法的簡(jiǎn)單和易操作性也提高了材料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。相信本次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果會(huì)在鈉離子電池的研究中產(chǎn)生積極的影響，推動(dòng)鈉離子電池的發(fā)展鈉離子電池由于具有成本低、儲(chǔ)鈉容量高、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，在新能源儲(chǔ)存方面具有廣泛應(yīng)用前景。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對(duì)鈉離子電池展開(kāi)了廣泛的研究，特別是在電極材料的研究上，取得了很大的進(jìn)展。

在鈉離子電池正極材料方面，由于鈉離子尺寸較大，與鋰離子相比，其對(duì)物質(zhì)的插層、摻雜和準(zhǔn)插層的能力較弱，因此追求高容量和高能量密度的材料難度較大。鎢基硫?qū)倩镒鳛橐环N局限于導(dǎo)電、反應(yīng)活性和機(jī)械性能的優(yōu)異材料能夠作為鈉離子電池中的正極材料。鎢基硫?qū)倩镆蚱洳牧闲阅艿母淖儗?duì)鈉離子電池的正極材料具有重要的作用。

本次研究通過(guò)水熱合成法，在低溫下成功制備了純相W2S簇片作為鈉離子電池正極材料，并對(duì)其進(jìn)行了性能測(cè)試。結(jié)構(gòu)表征表明，制備的樣品呈現(xiàn)出純相的簇片形態(tài)，晶格常數(shù)分別為a=0.3251nm，c=1.4605nm。通過(guò)循環(huán)伏安和恒流充放電測(cè)試發(fā)現(xiàn)，W2S簇片在1mol/LNaClO4電解液中具有良好的電化學(xué)性能。測(cè)試結(jié)果顯示，在30mA/g電流密度下，W2S簇片在首次充放電時(shí)分別顯示出316.2mAh/g和292.6mAh/g的有效容量。在經(jīng)過(guò)50個(gè)循環(huán)周期后，它分別具有95.6%和98.2%的容量保持率。同時(shí)，在不同倍率下，W2S簇片均表現(xiàn)出很好的倍率性能，說(shuō)明W2S簇片具有很好的電子導(dǎo)電性、離子傳輸性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果為鈉離子電池的應(yīng)用提供了重要的候選正極材料，并為后續(xù)的研究提供了有價(jià)值的參考。此外，由于制備方法的簡(jiǎn)單和易操作，以及較高的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，這一材料的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景也較為廣闊。相信隨著更多實(shí)驗(yàn)結(jié)果的產(chǎn)生和更多基礎(chǔ)科學(xué)理論的探究，鈉離子電池在大規(guī)模商業(yè)化方面的應(yīng)用將不斷得到推廣和發(fā)展鈉離子電池作為可再生能源和電動(dòng)車輛儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要組成部分，其正極材料具有至關(guān)重要的作用。目前，鋰離子電池的商業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)十分普遍，但是其材料資源有限并且價(jià)格高昂，因而鈉離子電池的發(fā)展備受關(guān)注。然而，固態(tài)鈉離子電池在研究和商業(yè)化應(yīng)用過(guò)程中面臨的一個(gè)主要問(wèn)題是缺乏高性能、低成本的正極材料。因此，尋找具有高性能的正極材料已經(jīng)成為鈉離子電池研究的重點(diǎn)之一。

過(guò)去幾年，研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一系列潛在的鈉離子電池正極材料，如釩、鐵、鉬、氧化物、硫化物等，其中硫化物類材料因其良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、高比容量和良好的環(huán)境友好性受到了越來(lái)越多的關(guān)注。在這些硫化物類材料中，W2S作為一種十分有前途的高性能材料被認(rèn)為是研究的重要方向。

W2S簇片是W2S材料的一種表觀形態(tài)，它是由多個(gè)二硫化鎢聚合形成的小粒子，具有較高的比表面積。這使得其與鈉離子的相互作用增強(qiáng)，從而顯著提升了鈉離子電池的性能。在上述研究中，通過(guò)水熱合成法制備了純相的W2S簇片，這種方法具有制備簡(jiǎn)單、易操作等優(yōu)點(diǎn)，并可通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)條件來(lái)控制樣品的形態(tài)和晶體結(jié)構(gòu)。同時(shí)，在充放電測(cè)試中，W2S簇片顯示出了良好的容量和循環(huán)穩(wěn)定性，這證明了其作為一種應(yīng)用于Na-ion電池正極材料的良好候選材料。

除了W2S材料外，其他硫化物類材料也具有良好的電化學(xué)性能。例如，MoS2，F(xiàn)eS2和VS4也已經(jīng)被證明具有良好的電化學(xué)性能。此外，其他材料如硫代硫酸鉀（K2S2O7）、鋁籠氧氣化物和磁性鈣鐵尤文石等也被認(rèn)為是很好的正極材料候選者。隨著更多的研究和探索，我們相信將會(huì)有更多的材料被發(fā)現(xiàn)，為鈉離子電池提供更好的正極材料。

總之，尋找高性能的鈉離子電池正極材料是當(dāng)前的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。W2S簇片作為一種新材料，其良好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能為鈉離子電池的應(yīng)用提供了有力支持。隨著更多基礎(chǔ)科學(xué)理論的探究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的產(chǎn)生，我們相信鈉離子電池在未來(lái)的發(fā)展中將會(huì)呈現(xiàn)出更加廣闊的前景尋找高性能的鈉離子電池正極材料是當(dāng)前重要的研究領(lǐng)