便携式电子设备和电动汽车市场的不断增长，推动了低成本、安全、高性能充电电池的发展。锂离子电池由于其能量密度高、寿命长、自放电率低和工作温度宽，是目前此类应用中性能最好的一类电池。电极材料的性能是决定电池性能的主要因素，已有多种不同类型的活性物质用于高性能电极材料的制备。过渡金属层状结构的二硫化钒（VS2）是典型的金属性质，具有良好的导电性和较高的理论容量。然而，VS2形貌单一，已被报道的均为堆叠的VS2纳米片或者纳米花。另外，VS2基电极材料在放电过程中体积变化较大，导致可逆容量低，循环稳定性差。而单分散的VS2纳米片用于电极材料目前还没有被报道。
近期，湖南大学物理与微电子科学学院马建民团队（通讯作者）提出了一种新的溶剂热法合成单分散碗状嵌入NH3的VS2纳米片（如图1所示）。作者研究了其在形成过程中的形态演变，证实了反应时间和所使用的硫代乙酰胺(TAA)含量的关键作用，并通过与石墨烯复合，用作锂离子电池的负极材料，获得优越的倍率性能和较高的循环稳定性。该论文发表在“中国科技期刊卓越行动计划”重点资助期刊Journal of Energy Chemistry上，题为“Porous bowl-shaped VS2 nanosheets/graphene composite for high-rate lithium-ion storage”。
图1. 生长机理与合成过程以及结构示意图。
研究人员采用扫描电镜(SEM) 和透射电镜(TEM)对样品的形貌进行分析（图2），证实了单分散多孔碗状形貌的成功制备。
图2. 样品的SEM和TEM图
研究人员对样品的晶相结构等进行详细的表征分析。XRD、Raman、XPS、BET和TGA实验结果证实了VS2具有多孔，大比表面积的结构特点。
图3. XRD，Raman，XPS图谱。
图4. BET和TGA曲线图。
H-VS2/rGO复合电极展示了优越的倍率性能和更长的循环稳定稳定性，并获得最小的阻抗和更高的锂离子扩散系数。
图5. 锂离子电池电化学性能对比。
图6. EIS曲线
该工作提出了一种全新的溶剂热法制备单分散碗状NH3嵌入VS2纳米片。其独特的结构是由(001)或(002)晶面的阻塞生长和热力学驱动的成熟过程共同造成。该纳米片与氧化石墨烯复合，结合还原过程，形成了多孔单分散的H-VS2/rGO复合材料。作为LIBs的负极，H-VS2/rGO电极获得优异的倍率性能和更高的循环稳定性。
文章信息：
Porous bowl-shaped VS2 nanosheets/graphene composite for high-rate lithium-ion storage
Daxiong Wu, Caiyun Wang*, Mingguang Wu, Yunfeng Chao, Pengbin He*, Jianmin Ma*
Journal of Energy Chemistry 2020, 43, 24-32
School of Physics and Electronics, Hunan University, Changsha 410082, Hunan, China
ARC Centre of Excellence for Electromaterials Science, Intelligent Polymer Research Institute, University of Wollongong, New South Wales 2522, Australia
Key Laboratory of Materials Processing and Mold (Zhengzhou University), Ministry of Education, Zhengzhou University, Zhengzhou 450002, Henan, China
State Key Lab of Chemical Engineering, School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China
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