在鋰離子電池負(fù)極制備過(guò)程中，粘結(jié)劑在電極中所占的比例一般為3%-5%之間，如果電極制備過(guò)程不需要粘結(jié)劑則可以顯著的提高電極的容量，提高電池的能量密度。而且粘結(jié)劑通常是絕緣體，會(huì)阻礙電解質(zhì)中離子轉(zhuǎn)移，進(jìn)而影響電池電化學(xué)性能。因此，設(shè)計(jì)無(wú)需粘結(jié)劑的電極材料是很有必要的。
近期，科學(xué)家設(shè)計(jì)出許多無(wú)需粘結(jié)劑或集流體的新型電極材料，其中，單壁碳納米管(SWCNT)薄膜因其高比表面積，高電子導(dǎo)電率以及機(jī)械穩(wěn)定性在設(shè)計(jì)輕巧柔性電極方面?zhèn)涫荜P(guān)注。
圖1.MoSe2/SWCNTs復(fù)合材料的合成機(jī)理圖。
近期，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)宋禮等人通過(guò)簡(jiǎn)便的溶劑熱法合成出MoSe2/SWCNTs復(fù)合材料，作為鋰離子電池負(fù)極，無(wú)需粘結(jié)劑，表現(xiàn)出優(yōu)越的電化學(xué)性能。此成果發(fā)表在國(guó)際期刊ACS Nano上。
圖2.1T-MoSe2/SWCNTs復(fù)合材料的電化學(xué)性能：(a)充放電曲線(xiàn)圖；(b)循環(huán)性能圖；(c)倍率性能圖；(d)阻抗圖。
圖3.1T-MoSe2/SWCNTs電極的電化學(xué)過(guò)程機(jī)理圖。
作為鋰離子電池負(fù)極，1T-MoSe2/SWCNTs表現(xiàn)出良好的儲(chǔ)鋰性能。在電流密度300mA/g下，循環(huán)100圈后，容量仍高達(dá)971mAh/g，容量幾乎無(wú)衰減。在大電流密度3000mA/g下，容量為630mAh/g，體現(xiàn)了優(yōu)越的倍率性能。
機(jī)制解釋
(1)垂直生長(zhǎng)且層間距大的1T-MoSe2納米片有利于鋰離子的脫嵌和提供更多的活性位點(diǎn)；
(2)1T-MoSe2在SWCNTs表面上生長(zhǎng)，形成C?O?Mo鍵，有利于電子/離子快速轉(zhuǎn)移；
(3)1T-MoSe2和SWCNTs之間的C?O?Mo鍵確保了材料的穩(wěn)定性，緩解了充放電過(guò)程中體積膨脹的問(wèn)題。
