具有卓越電化學(xué)性能的WS2納米片,除了可以用作鋰離子電池的電極材料之外,還能用來作為超級電容器的電極材料。下面我們一起來瞭解一下二硫化鎢片狀材料在超電中的應(yīng)用。
1T-WS2材料的電子結(jié)構(gòu)具有金屬特性,並且WS2與其他TMD相比是一種半導(dǎo)體材料,因此為其在超級電容器電極材料的應(yīng)用提供了可行性。
Khalil等人利用水熱合成法製備了NH4+離子嵌入的1T-WS2納米帶,並與2H-WS2納米材料的電化學(xué)性能進行對比。由於1T-WS2納米帶具有金屬電子結(jié)構(gòu),因此在電容值和迴圈穩(wěn)定性上表現(xiàn)出更優(yōu)異的性能,在0.5Am-2的電流密度下,1T-WS2的比電容值為2813uF/cm2,遠大於2H-WS2 (223.3uF/cm2)。並且在迴圈充放電2000次後,1T-WS2的比電容值為原來的35%~40%,而2H-WS2的比電容值僅保留原來的20%,這說明1T-WS2具有更加優(yōu)良的迴圈壽命。但是,通過對樣品進行阻抗測試,發(fā)現(xiàn)1T-WS2的傳荷電阻和內(nèi)部串聯(lián)電阻均遠於2H-WS2,這對其在高功率要求的電能儲能系統(tǒng)應(yīng)用中產(chǎn)生很大阻礙。
Hu等人利用兩步法,以氧化鋁陽極(AAO)為基底,成功製備了CTs/AAO薄膜,再利用CVD法以(NH4)2WS4為前體,製備WS2NPs/CT納米複合材料,並應(yīng)用於超級電容的電極。過電化學(xué)性能表徵,所得樣品在3M KOH電解液中具有優(yōu)異的電容量和穩(wěn)定性。 CTS/AAO薄膜和WS2與CT的混合物相比,WS2 NPs/CT複合材料提供了大的比電容值,在1A/g電流密度下為536Fg,並且在10A/g的較高電流密度下仍保持了337F/g的比電容值。值得一提的是,WS2 NPs/CT複合材料在迴圈伏安法測試和恒電流充放電測試中,均表現(xiàn)出明顯的贗電容現(xiàn)象,這說明WS2納米顆粒在充放電過程中,W4+存在氧化還原反應(yīng),與W6+相互轉(zhuǎn)換,為WS2納米顆粒在超級電容器中的應(yīng)用提供了更多可能性。
就已有的報導(dǎo)而言,WS2納米片在電子儲能方面較多地應(yīng)用於鋰電池中,其在超級電容器電極材料中的應(yīng)用仍有待開發(fā)。