WS2納米片的結構類似于通過弱范德華力相互作用堆疊2D單層的石墨,幷且2D結構可以提供大的表面積和2D滲透通道以促進電子快速在單層內(nèi)轉(zhuǎn)運,因此鋰離子可以很容易地從片狀材料中插入和脫嵌,故使二硫化鎢被認爲是一種很有潛力的動力電池負極材料。
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)鋰枝晶生長的情況,進而能夠有效延長蓄電池的循環(huán)壽命。
鋰枝晶是指采用液態(tài)電池在充電時,鋰離子還原時形成的樹枝狀金屬鋰單質(zhì)。其生長會導致動力電池在循環(huán)過程中電極和電解液界面的不穩(wěn)定,進而破壞SEI膜;還會導致電池容量下降,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塗布不均,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,負極鋰離子濃度逐步增高,正極鋰離子濃度緩慢變小,當深度放電時,由于負極接收鋰離子數(shù)量與擴散能力有限,所以剩餘的鋰離子將游離該極表面,幷析出。
(3)鋰離子濃度梯度及分布:鋰離子從正極材料中脫出後,穿過電解液和隔膜,嵌入負極。在充電過程中,正極鋰離子濃度不斷升高,負極鋰離子濃度逐漸減小,在電流密度大的稀溶液中,離子濃度可視爲零,表明負極形成局部空間電荷,幷生成枝晶,枝晶結構生長速度和電解液中離子偏移速率相同。