Tổng hợp vật liệu cấu trúc lớp MoS2 và đánh giá các đặc tính điện hoá khi ứng dụng làm vật liệu cathode cho pin sạc Zn-ion

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Nguyễn Bá Kiên
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
    Nguyễn Hữu Lập Trường
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
    Lưu Đức Bình
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
    Võ Trần Anh
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
    Nguyễn Thị Thu Trang
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
    Lê Quốc Huy
    Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam

Từ khóa:

Pin sạc Zn-ion (ZIBs)
MoS2
vật liệu cathode
phương pháp thủy nhiệt

Tóm tắt

Pin sạc Zn-ion (ZIBs) gần đây thu hút được nhiều nghiên cứu do tính an toàn, thân thiện môi trường và chi phí thấp. Trong đó, MoS2 với cấu trúc lớp là ứng cử viên tiềm năng làm vật liệu cathode. Nghiên cứu này trình bày kết quả tổng hợp vật liệu MoS2 bằng phương pháp thuỷ nhiệt và đánh giá các đặc tính điện hoá của nó khi làm cathode cho pin Zn-ion. Bằng cách thay đổi nhiệt độ tổng hợp từ 160oC đến 200oC có thể thay đổi cấu trúc của vật liệu, chứng minh qua các kết quả đo phổ nhiễu xạ tia X (XRD), phổ Raman (RAMAN) và kính hiển vi điện tử quét (SEM). Các mẫu vật liệu MoS2 tổng hợp ở các nhiệt độ khác nhau khi dùng làm cathode của pin Zn-ion đều đạt dung lượng riêng tương đối cao từ 125-160 mAh/g ở mật độ dòng điện sạc/xả 100 mA/g. MoS2 tổng hợp ở nhiệt độ 180oC có tính ổn định và hiệu suất coulombic ban đầu tốt nhất, còn ở nhiệt độ thấp nhất 160oC lại kém ổn định và có hiệu suất coulombic giảm mạnh sau 38 chu kỳ sạc/xả.

Tài liệu tham khảo

    [1] S. Chu, A. Majumdar, “Opportunities and challenges for a sustainable energy future”, Nature, 488, 294-303, 2012.
    [2] M. Armand, J.-M. Tarascon, “Building better batteries”, Nature, 451, 652-657, 2008.
    [3] J.B. Goodenough, Y. Kim, “Challenges for Rechargeable Li Batteries”, Chem. Mater, 22, 587-603, 2010.
    [4] D. Kundu, B.D. Adams, V. Duffort, S.H. Vajargah, L.F. Nazar, “A high-capacity and long-life aqueous rechargeable zinc battery using a metal oxide intercalation cathode”, Nat. Energy, 1, 16119, 2016.
    [5] Z. Liu, Y. Huang, Y. Huang, Q. Yang, X. Li, Z. Huang, C. Zhi, “Voltage issue of aqueous rechargeable metal-ion batteries”, Chem. Soc. Rev, 49, 180-232, 2020.
    [6] M. Song, H. Tan, D. Chao, H.J. Fan, “Recent Advances in Zn-Ion Batteries”, Adv. Funct. Mater., 28 (1802564), 2018.
    [7] Y.-P. Deng, R. Liang, G. Jiang, Y. Jiang, A. Yu, Z. Chen, “The Current State of Aqueous Zn-Based Rechargeable Batteries”, ACS Energy Lett, 5, 1665-1675, 2020.
    [8] C. Xia, J. Guo, P. Li, X. Zhang, H.N. Alshareef, “Highly Stable Aqueous Zinc-Ion Storage Using a Layered Calcium Vanadium Oxide Bronze Cathode”, Angew. Chem. Int. Ed., 57, 3943-3948, 2018.
    [9] P. Hu, T. Zhu, X. Wang, X. Wei, M. Yan, J. Li, W. Luo, W. Yang, W. Zhang, L. Zhou, Z. Zhou, L. Mai, “Highly Durable NaVO.1.63H2O Nanowire Cathode for Aqueous Zinc-Ion Battery”, Nano Lett., 18, 1758-1763, 2018.
    [10] N. Zhang, Y. R. Ji, J. C. Wang, P. F. Wang, Y. R. Zhu, T. F. Yi, “Understanding of the charge storage mechanism of MnO2-based aqueous zinc-ion batteries: Reaction processes and regulation strategies”, J. Energy Chem., 82, 423-463, 2023.
    [11] J. Wang, J.-G. Wang, H. Liu, Z. You, C. Wei, F. Kang, “Electrochemical activation of commercial MnO microsized particles for high-performance aqueous zinc-ion batteries”, J. Power Sources, 438, 226951, 2019.
    [12] J. Huang, J. Zeng, K. Zhu, R. Zhang, J. Liu, “High-Performance Aqueous Zinc–Manganese Battery with Reversible Mn2+/Mn4+ Double Redox Achieved by Carbon Coated MnOx Nanoparticles”, Nano-Micro Lett, 12, 110, 2020.
    [13] H. Liang, Z. Cao, F. Ming, W. Zhang, D.H. Anjum, Y. Cui, L. Cavallo, H.N. Alshareef, “Aqueous Zinc-Ion Storage in MoS2 by Tuning the Intercalation Energy”, Nano Lett, 19, 3199-3206, 2019.
    [14] W. Xu, C. Sun, K. Zhao, X. Cheng, S. Rawal, Y. Xu, Y. Wang, “Defect engineering activating (Boosting) zinc storage capacity of MoS2”, Energy Storage Mater, 16, 527-534, 2019.
    [15] H. Li, Q. Yang, F. Mo, G. Liang, Z. Liu, Z. Tang, L. Ma, J. Liu, Z. Shi, C. Zhi, “MoS2 nanosheets with expanded interlayer spacing for rechargeable aqueous Zn-ion batteries”, Energy Storage Mater, 19, 94-101, 2018.
    [16] J. Liu, P. Xu, J. Liang, H. Liu, W. Peng, Y. Li, F. Zhang, X. Fan, “Boosting aqueous zinc-ion storage in MoS2 via controllable phase”, Chem. Eng. J., 389, 124405, 2020.
    [17] Q. Liu, X. Li, Q. He, A. Khalil, D. Liu, T. Xiang, X. Wu, L. Song, “Gram-Scale Aqueous Synthesis of Stable Few-Layered 1T-MoS2: Applications for Visible-Light- Driven Photocatalytic Hydrogen Evolution”, small, 11(41), 5556–5564, 2015.
    [18] C. Cai, Z. Tao, Y. Zhu, Y. Tan, A. Wang, H. Zhou, Y. Yang, “A nano interlayer spacing and rich defect 1T-MoS 2 as cathode for superior performance aqueous zinc-ion batteries”, Nanoscale Advances, 3(13), 3780-3787, 2021.
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

Sep 30, 2023
Download
PDF
Cách trích dẫn
Nguyễn Bá Kiên, Nguyễn Hữu Lập Trường, Lưu Đức Bình, Võ Trần Anh, Nguyễn Thị Thu Trang, và Lê Quốc Huy. “Tổng hợp vật liệu cấu Trúc lớp MoS2 Và đánh Giá các đặc tính điện Hoá Khi ứng dụng làm vật liệu Cathode Cho Pin sạc Zn-Ion”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 21, số p.h 9.1, Tháng Chín 2023, tr 40-44, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/8637.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##