WS2納米片的結(jié)構(gòu)類似于通過弱范德華力相互作用堆疊2D單層的石墨,并且2D結(jié)構(gòu)可以提供大的表面積和2D滲透通道以促進(jìn)電子快速在單層內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn),因此鋰離子可以很容易地從片狀材料中插入和脫嵌,故使二硫化鎢被認(rèn)為是一種很有潛力的動(dòng)力電池負(fù)極材料。
從宏觀的角度來看,含有二硫化鎢納米顆粒的蓄電池更不容易出現(xiàn)鋰枝晶生長(zhǎng)的情況,進(jìn)而能夠有效延長(zhǎng)蓄電池的循環(huán)壽命。
鋰枝晶是指采用液態(tài)電池在充電時(shí),鋰離子還原時(shí)形成的樹枝狀金屬鋰單質(zhì)。其生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致動(dòng)力電池在循環(huán)過程中電極和電解液界面的不穩(wěn)定,進(jìn)而破壞SEI膜;還會(huì)導(dǎo)致電池容量下降,縮短壽命。
鋰枝晶的形成原因:
(1)電極表面不均勻:造成電極表面不均的原因有單電極涂布不均,兩極重量差別較大,活性物質(zhì)含有雜質(zhì)等等。表面粗糙度越大,越有利于鋰枝晶的形成。
(2)過放:在放電過程中,負(fù)極鋰離子濃度逐步增高,正極鋰離子濃度緩慢變小,當(dāng)深度放電時(shí),由于負(fù)極接收鋰離子數(shù)量與擴(kuò)散能力有限,所以剩余的鋰離子將游離該極表面,并析出。
(3)鋰離子濃度梯度及分布:鋰離子從正極材料中脫出后,穿過電解液和隔膜,嵌入負(fù)極。在充電過程中,正極鋰離子濃度不斷升高,負(fù)極鋰離子濃度逐漸減小,在電流密度大的稀溶液中,離子濃度可視為零,表明負(fù)極形成局部空間電荷,并生成枝晶,枝晶結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)速度和電解液中離子偏移速率相同。