6533b837fe1ef96bd12a2b45

RESEARCH PRODUCT

Performance of molybdenum disulfide as anode material in lithium-ion

subject

description

Målet med denne avhandlingen var å forberede og karakterisere det naturlige mineralet molybden disulfid fra den lokale gruven Knaben Gruver, for bruk som anodemateriale i litium-ion-batterier. Prosessen med å rense med svovelsyre, kulemølling og sikting produserte partiklene til størrelser under 45 mikrometer og ga få urenheter, materialet ble karakterisert ved testing som anode i en myntcelle. Det ble laget fire elektroder som ble satt sammen i myntceller med litium som mot- elektrode, to med et belegg av MoS2 på 60 mikrometer tykkelse og to med et belegg på 30 mikrometer tykkelse. To celler, en av hver beleggtykkelse, ble testet mellom 0,2 VLi og 3 VLi, og to ble testet mellom 0,9 VLi og 3 VLi. Cellene som ble utladet til 0,2 VLi viste tegn til tap av aktivt materiale og økning i ionisk motstand på grunn av den reversible reaksjonen mellom MoS2 og litium som løser seg opp i Mo og Li2S under 0,6 VLi. Cellene viser en høyere kapasitet, over 700 mAh g−1, i den initielle litieringen ved C/10 enn den teoretiske kapasiteten, 669 mAh g−1, på grunn av dannelse av SEI-laget. Kapasiteten reduseres imidlertid raskt ved sykling ved C/2. De tykkere elektrodene viser raskere nedbrytning, sannsynligvis på grunn av flere sidereaksjoner i cellen, og SEM-bildene viser mer sprekking av materialet i de tykkere cellene. Ved sykling av to celler mellom 0,9 VLi og 3 VLi ble kapasiteten i cellen redusert, siden den eneste reaksjonen som gir kapasitet er litium innterkalering i MoS2-lagene, denne reaksjonen gir bare 167 mAh g−1, mens dannelse av SEI-laget gir litt mer kapasitet enn teoretisk. Den tynnere elektroden viste ingen tegn til tap av aktivt materiale eller økning i ionisk motstand etter første syklus, og mindre sprekking ble observert i SEM-bildene etter sykling. MoS2 kan være et godt anodemateriale for litium batterier, men det kreves mer forskning for å forstå mekanismene ved litiering og delitiering. Ovenfra og ned tilnærmingen med kulemølling og testing av materialet gir en kapasitet som er nær den teoretiske ved lengre ladetider, men den raske nedbrytningen av cellen krever ytterligere forbedringer for å være egnet for kommersiell bruk.