WSe2負(fù)載摻氮三維石墨烯的制備及儲(chǔ)鋰性能

韓大偉，江素華

(復(fù)旦大學(xué) 材料科學(xué)系，上海 200433)

WSe2負(fù)載摻氮三維石墨烯的制備及儲(chǔ)鋰性能

韓大偉，江素華

(復(fù)旦大學(xué) 材料科學(xué)系，上海 200433)

近年來(lái)，過(guò)渡金屬硫族化合物由于具有較高的理論比容量及特殊的層狀結(jié)構(gòu)，被認(rèn)為有希望替代石墨作為下一代鋰離子電池負(fù)極材料．作為典型的過(guò)渡金屬硫族化合物，硒化鎢(WSe2)具有與石墨類(lèi)似的二維層狀結(jié)構(gòu)，層間通過(guò)較弱的范德華力結(jié)合，方便鋰離子嵌入和脫嵌．然而，在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)電性差、循環(huán)過(guò)程中體積膨脹等問(wèn)題制約了其進(jìn)一步的發(fā)展．為了解決以上問(wèn)題，本文經(jīng)水熱、退火等步驟，制備了將納米棒狀WSe2錨定在摻氮三維石墨烯上的WSe2@N-3DG復(fù)合材料．電化學(xué)測(cè)試表明，電流密度為2A·g-1時(shí)，復(fù)合材料循環(huán)500圈后放電比容量可以達(dá)到412mAh·g-1，在0.1，0.2，0.5，1和2A·g-1的電流密度下，WSe2@N-3DG的放電比容量分別達(dá)到811，696，576，443和391mAh·g-1，表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能．

硒化鎢；石墨烯；氮摻雜；鋰離子電池；負(fù)極

進(jìn)入21世紀(jì)，石油能源枯竭、環(huán)境破壞以及全球氣候變暖等問(wèn)題與社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的矛盾日益突出，現(xiàn)代社會(huì)迫切需要可持續(xù)、綠色環(huán)保的能源存儲(chǔ)技術(shù)．鋰離子電池(Lithium Ion Battery,LIB)被認(rèn)為是目前最適合用于電子設(shè)備的能源存儲(chǔ)器件，然而商業(yè)LIB(由金屬鋰氧化物正極和碳材料負(fù)極組成)能量密度不足以滿足電動(dòng)汽車(chē)的要求，這是由其自身結(jié)構(gòu)所決定的(石墨中6個(gè)碳原子僅與1個(gè)Li+離子反應(yīng))[1-3]．為實(shí)現(xiàn)足夠高的能量和功率密度，需要開(kāi)發(fā)多電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的材料用作高儲(chǔ)鋰容量的新型電極．

二維晶體材料，特別是過(guò)渡金屬硫族化合物(WS2，MoS2等)由于內(nèi)部的層狀結(jié)構(gòu)和可逆轉(zhuǎn)換反應(yīng)等特性在鋰和鈉儲(chǔ)能領(lǐng)域中被廣泛研究．MoS2和WS2被視為極具前景的LIB負(fù)極材料而吸引了眾多科研人員對(duì)其進(jìn)行研究，其循環(huán)壽命和倍率性能得到了顯著地提高[4-6]．作為同樣是層狀過(guò)渡金屬硫族化合物的硒化鎢(WSe2)，在太陽(yáng)能電池、光催化、場(chǎng)效應(yīng)晶體管及電化學(xué)催化劑等方面已有廣泛的應(yīng)用[7-10]．但是，迄今為止，WSe2作為鋰離子電池負(fù)極材料方面卻鮮有研究[11-13]．WSe2具有類(lèi)似于石墨的層狀結(jié)構(gòu)，層間距為0.65nm，約為石墨層間距的2倍．其層間通過(guò)弱范德華力結(jié)合，并且二維結(jié)構(gòu)可以提供大的表面積與多通道以促進(jìn)電子在單層中快速傳輸．目前，已有報(bào)道嘗試了將WSe2或其復(fù)合材料應(yīng)用于鈉離子電池[14-15]．Zhang等[15]將WSe2與碳制成復(fù)合材料WSe2/C，作為鈉離子電池負(fù)極材料時(shí)在0.2A·g-1的電流密度下循環(huán)50圈后放電比容量為270mAh·g-1，并且其在0.1，0.2，0.5，0.8和1A·g-1電流密度下比容量分別為294，260，240，230和208mAh·g-1．鋰離子半徑小于鈉離子半徑，理論上鋰離子更容易在WSe2內(nèi)部完成嵌入和脫嵌．然而，導(dǎo)電性差以及離子進(jìn)出材料產(chǎn)生的體積增大等問(wèn)題導(dǎo)致其比容量低、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性差，限制了WSe2的實(shí)際應(yīng)用．

為了解決上述問(wèn)題，一種思路是將作為負(fù)極的體材料納米化．這種方法可以有效降低顆粒尺寸，在縮短鋰離子擴(kuò)散距離的同時(shí)增加活性材料的比表面積，提高反應(yīng)活性[16-17]．另一種思路是設(shè)計(jì)與碳復(fù)合，特別是與石墨烯進(jìn)行復(fù)合的混合物．在鋰離子電池負(fù)極材料領(lǐng)域中，石墨烯易于構(gòu)建成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這可以被用作制備具有大的比表面積、良好機(jī)械強(qiáng)度和高電子傳遞性的石墨烯基復(fù)合材料[18-21]．復(fù)合材料中的石墨烯不僅有助于提高電極材料的導(dǎo)電性，同時(shí)可用于抑制電化學(xué)過(guò)程中的體積膨脹．

本文采用水熱、退火的方法，成功合成了硒化鎢負(fù)載摻氮三維石墨烯(WSe2@N-3DG)復(fù)合材料．通過(guò)XRD，SEM等測(cè)試手段對(duì)WSe2、摻氮三維石墨烯(N-doped Three Dimensional Graphene,N-3DG)以及復(fù)合材料WSe2@N-3DG進(jìn)行了組成、結(jié)構(gòu)、形貌等方面的表征．將制得的3種樣品分別作為負(fù)極材料組裝成電池，電化學(xué)測(cè)試表明，WSe2@N-3DG在2A·g-1的電流密度下首圈放電比容量高達(dá)781mAh·g-1，循環(huán)500圈后比容量仍然可以達(dá)到412mAh·g-1，表現(xiàn)出良好的電化學(xué)穩(wěn)定性能．倍率測(cè)試表明，當(dāng)電流密度分別為0.1，0.2，0.5，1和2A·g-1時(shí)平均容量分別高達(dá)811，696，576，443和391mAh·g-1．當(dāng)電流密度回到0.1A·g-1時(shí)，放電比容量仍然可以恢復(fù)至720mAh·g-1左右．

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與材料

實(shí)驗(yàn)中制備復(fù)合材料所用的商品氧化石墨烯粉，偏鎢酸銨(NH4)10H2(W2O7)6，草酸H2C2O4，硫酸銨((NH4)2SO4，濃鹽酸HCl，硒粉均購(gòu)于上海國(guó)藥集團(tuán)；吡咯C4H5N購(gòu)于Sigma Aldrich公司(以上均為分析純)；制備電池所用材料聚偏氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)，N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidinone,NMP)購(gòu)于上海國(guó)藥集團(tuán)；作為導(dǎo)電劑的導(dǎo)電炭黑(Super P)，鋰片，銅箔，電解液1mol/L LiPF6和碳酸乙烯酯(Ethylene Carbonate,EC)/碳酸二甲酯(Dimethyl Carbonate,DMC)(體積比為1∶1)購(gòu)于深圳比源電子有限公司．

1.2樣品的制備

將氧化石墨烯粉末在去離子水中攪拌并超聲波處理得到均勻、濃度為2mg·mL-1的氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)分散液．用量筒量取60mL GO分散液，加入700μL稀鹽酸將溶液的pH調(diào)至1.0，制造酸性環(huán)境．繼續(xù)超聲并不斷攪拌，向分散液中依次加入稱(chēng)量好的1.6g (NH4)10H2(W2O7)6，2.75g H2C2O4和8g (NH4)2SO4．上述晶體都全部溶解后緩慢滴加4mL減壓蒸餾提純后的吡咯作為石墨烯的結(jié)構(gòu)助劑及氮源．繼續(xù)超聲10min，待吡咯分散開(kāi)后將混合溶液倒入水熱反應(yīng)釜中在180℃下反應(yīng)24h．水熱反應(yīng)結(jié)束后，取出室溫冷卻后的產(chǎn)物，離心并分別用丙酮、去離子水、酒精洗滌3次，置于鼓風(fēng)烘箱中70℃烘干6h，以此作為前驅(qū)體．將制得的前驅(qū)體放置于石英舟中的一端，同時(shí)在另一端盛放與前驅(qū)體摩爾比(鎢與硒元素的質(zhì)量比)為2∶1的硒粉．將石英舟放入管式爐中，并通入Ar/H2混合氣體(氫氣體積分?jǐn)?shù)為5%)，控制氣流速率為60mL·min-1，將有硒粉的一側(cè)放在氣流流入方向，800℃條件下退火2h從而得到相純凈的WSe2@N-3DG．另外還分別制備了未與石墨烯復(fù)合的WSe2(不添加吡咯及GO)以及氮摻雜的三維石墨烯N-3DG(不添加偏鎢酸銨、草酸和硫酸銨)作為對(duì)比樣品．

1.3樣品的表征

采用D2 PHASER X射線衍射儀進(jìn)行XRD(X-ray Diffraction)分析，確定3種樣品的相結(jié)構(gòu)．利用Netzsch STA 409 PC型熱失重分析儀分析WSe2@N-3DG復(fù)合材料中3DG的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(溫度范圍：25～800℃，升溫速率10℃·min-1，空氣流量30cm3·min-1)．拉曼光譜通過(guò)HR800型拉曼光譜儀測(cè)試得到，用來(lái)確定樣品的結(jié)構(gòu)．借助PHI 500C型X射線光電子能譜分析儀(X-ray Photoelectron Spectroscopy,XPS)來(lái)確定樣品中的元素組成，確定氮摻雜的情況．最后，通過(guò)LEO 1530 Gemini型掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)和Tecnai G2F20 S-Twin型透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope,TEM)來(lái)確定復(fù)合材料的形貌與結(jié)構(gòu)特征．

1.4半電池的組裝與測(cè)試

稱(chēng)量活性物質(zhì)粉末與導(dǎo)電劑Super P、粘結(jié)劑PVDF，控制質(zhì)量比為8∶1∶1，放置于瑪瑙研缽中研磨1h使其均勻混合，滴加適量NMP并繼續(xù)研磨直至形成均勻的糊狀物．用玻璃棒將所得糊狀物均勻涂覆在銅箔上，并在紅外燈下烤干后進(jìn)行沖孔．將所得的圓形電極片置于真空烘箱中在60℃下干燥12h，隨后送入手套箱(德國(guó)布勞恩MB200B)中用于電池的組裝，組裝前稱(chēng)量電極片質(zhì)量．

以鋰片為正極、1mol/L LiPF6和EC/DMC(體積比為1∶1)作為電解液、泡沫鎳作墊片，用硅硼酸鹽玻璃纖維濾紙作為隔膜，在氬氣氣氛中采用CR 2032紐扣電池進(jìn)行組裝，組裝后通過(guò)封口機(jī)密封．測(cè)試前靜置12h使得電解液充分浸潤(rùn)．

采用Land CT 2001A電池測(cè)試系統(tǒng)對(duì)電池進(jìn)行循環(huán)和倍率性能的測(cè)試，電壓范圍是0.01～3V．采用辰華CHI 660e電化學(xué)工作站進(jìn)行交流阻抗譜(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)和循環(huán)伏安(Cyclic Voltammetry,CV)測(cè)試．CV測(cè)試的掃描速率設(shè)置為0.01mV·s-1，EIS測(cè)試的頻率范圍為0.01～100kHz．電池測(cè)試均在25℃下恒溫完成．

2 結(jié)果與討論

2.1組成與結(jié)構(gòu)分析

圖1 (a)WSe2與WSe2@N-3DG的XRD圖及(b)WSe2,N-3DG和WSe2@N-3DG的拉曼圖譜Fig.1 (a) XRD patterns of WSe2 and WSe2@N-3DG and (b) Raman spectra of WSe2,N-3DG and WSe2@N-3DG

圖2 WSe2@N-3DG的TGA曲線Fig.2 TGA data of WSe2@N-3DG

通過(guò)對(duì)復(fù)合材料WSe2@N-3DG進(jìn)行熱失重分析，可以確定樣品中石墨烯的含量．根據(jù)圖2中的TGA曲線，WSe2@N-3DG在400℃之前重量基本保持穩(wěn)定，400℃至650℃時(shí)，材料重量大幅度下降，失重百分比為45.1%．當(dāng)溫度超過(guò)650℃后，材料的重量趨于穩(wěn)定．文獻(xiàn)表明，純WSe2進(jìn)行加熱時(shí)，會(huì)在400℃時(shí)開(kāi)始失重，550℃后質(zhì)量趨于不變[15]，并且純WSe2失重比例為31.8%．根據(jù)公式A×45.1%=A×X×31.8%+A×(1-X)，其中A為復(fù)合材料質(zhì)量，X為代表復(fù)合材料中WSe2的質(zhì)量占比，復(fù)合材料中WSe2的質(zhì)量占比為80.4%．這與我們之前進(jìn)行設(shè)計(jì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相一致[26]．

為了確定復(fù)合物中3DG所摻雜氮原子的存在形式，我們對(duì)WSe2@N-3DG復(fù)合材料進(jìn)行了XPS測(cè)試．從圖3(a)中可以看到，WSe2@N-3DG樣品含有C，N，Se，W 4種元素且各元素的特征峰非常明顯．在圖3中WSe2@N-3DG的高分辨譜圖中，W的圖譜(圖3(b))34.1,36.7和38.9eV處的峰分別對(duì)應(yīng)于W4f7/2，W4f5/2以及W5p3/2的振動(dòng)峰[27]．圖3(c)中Se3d3/2和Se3d5/2的峰位于55.9和57.4eV，對(duì)應(yīng)于WSe2中的Se2-[28]．圖3(d)中出現(xiàn)的285.9，286.5和287.3eV的擬合峰分別對(duì)應(yīng)于C-C，C-N以及C=O鍵，證實(shí)了氮原子的成功摻雜．此外．N1s的高分辨譜中，通過(guò)軟件得到位于400.1，402.2和403.4eV的擬合峰．這三個(gè)峰分別對(duì)應(yīng)于吡啶氮、吡咯氮和石墨氮，說(shuō)明摻雜進(jìn)入石墨烯的氮原子以這三種形式存在．其中吡啶氮和石墨氮是由于碳的SP2雜化形成，氮摻雜后的石墨烯可以提升體系的電導(dǎo)率并有利于電荷傳輸，從而提升復(fù)合材料的倍率性能．復(fù)合材料的XPS圖譜有力地證實(shí)了氮原子成功摻雜進(jìn)入了三維石墨烯中．

圖3 (a)WSe2@N-3DG的XPS圖和(b)W，(c)S，(d)C以及(e)N的XPS高分辨譜圖Fig.3 (a) XPS spectra of WSe2@N-3DG and high-resolution XPS spectra of (b) W,(c) Se,(d) C and (e) N

SEM圖4(a,b)(見(jiàn)第590頁(yè))中可以看到，長(zhǎng)度為幾百納米的WSe2納米棒錨定在木耳狀的三維石墨烯表面，分布均勻．為了進(jìn)一步分析WSe2@N-3DG的形貌特征，我們對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了TEM測(cè)試．從圖4(c)(見(jiàn)第590頁(yè))中可以清楚地觀察到棒狀結(jié)構(gòu)的WSe2直徑約為20～40nm，三維石墨烯呈半透明狀，說(shuō)明反應(yīng)得到的石墨烯較薄，沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重的堆疊．在HR-TEM的圖4(d)(見(jiàn)第590頁(yè))中可以清晰地觀察到二維晶格，0.67nm的晶面間距對(duì)應(yīng)于六方WSe2的(002)面，與XRD結(jié)果相一致．

圖4 WSe2@N-3DG的SEM照片(a，b)以及TEM照片(c，d)Fig.4 (a,b) SEM images and (c,d) TEM images of WSe2@N-3DG

2.2電化學(xué)性能測(cè)試

對(duì)比WSe2@N-3DG復(fù)合材料以及另外兩種單一物質(zhì)的電化學(xué)性能如圖5所示．圖5(a)為復(fù)合材料的CV曲線，掃描速率為0.01mV·s-1．從圖中可知，在第一圈放電過(guò)程中，出現(xiàn)了一個(gè)位于1.61V的小峰以及0.75V和0.72V位置的兩個(gè)還原峰，分別對(duì)應(yīng)于鋰離子嵌入WSe2層間，WSe2被還原成W和Li2Se以及固態(tài)電解質(zhì)界面膜(Solid Electrolyte Interface,SEI膜)的形成[11]．之后，第一圈形成的兩個(gè)還原峰消失，新的還原峰出現(xiàn)在1.65V和1.87V處，此時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為主要為鋰離子擴(kuò)散進(jìn)入WSe2層間隙以及LixWSe2的分解．在后續(xù)放電過(guò)程中，還原峰的位置略有偏移，但峰的形狀沒(méi)有明顯變化．而在充電過(guò)程中，可以看到第一次循環(huán)中出現(xiàn)了一個(gè)較大的位于2.37V的氧化峰，對(duì)應(yīng)于鋰離子的脫嵌以及WSe2的再生成[12]．而第二次及以后的放電過(guò)程中，氧化峰位置略有偏移，可能是由于在第一次充電過(guò)程中活性物質(zhì)發(fā)生了不可逆的化學(xué)反應(yīng)所引起．不論是放電還是充電過(guò)程，第二圈之后的氧化和還原峰的峰位及電流大小都與第二圈相似，說(shuō)明WSe2@N-3DG作為鋰離子電池的負(fù)極材料具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性及電化學(xué)可逆性．

圖5(b)是WSe2@N-3DG前三圈的恒流充放電曲線，電流密度是2A·g-1，電壓窗口為0.01～3V(參比電極為L(zhǎng)i+/Li)．如圖所示，在第一圈放電曲線中，電壓快速降至0.75V左右的平臺(tái)處，對(duì)應(yīng)于WSe2還原成W和LiSe2以及SEI膜的形成,而第二第三圈的放電曲線的電壓平臺(tái)上升至1.7V左右，對(duì)應(yīng)于Wx+被還原為W0．觀察充電平臺(tái)可以發(fā)現(xiàn)，前三圈的充電平臺(tái)都很相似，大約位于2.3V位置處，對(duì)應(yīng)于WSe2的再形成．這些結(jié)果也都與CV曲線的結(jié)果相統(tǒng)一．

圖5(c)是WSe2@N-3DG復(fù)合材料以及WSe2和N-3DG作為鋰離子電池負(fù)極時(shí)的循環(huán)性能，電流密度為2A·g-1，循環(huán)次數(shù)以N來(lái)表示．可以看到，復(fù)合材料的首次放電比容量達(dá)到了781mAh·g-1，隨后放電比容量快速下降至320mAh·g-1左右，這是由于第一次放電過(guò)程中伴隨有部分不可逆的化學(xué)反應(yīng)，并且SEI膜的形成也會(huì)消耗大量的鋰離子．隨著電解液的完全浸潤(rùn)以及活性材料的重組，復(fù)合材料的放電比容量逐漸上升并穩(wěn)定在412mAh·g-1左右直到第500圈處．復(fù)合材料的庫(kù)倫效率很高，穩(wěn)定在97%左右，說(shuō)明材料具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性．而觀察N-3DG的循環(huán)性能可以看到，這種材料的穩(wěn)定性雖好，但放電比容量只有230mAh·g-1左右，最大也只能達(dá)到260mAh·g-1，WSe2的比容量則不斷衰減至100mAh·g-1以下，二者都遠(yuǎn)低于復(fù)合材料的放電比容量．

我們進(jìn)一步探索了樣品作為負(fù)極材料時(shí)的倍率性能，其結(jié)果如圖5(d)所示．可以看到，當(dāng)電流密度分別為0.1，0.2，0.5，1和2A·g-1時(shí)平均放電比容量分別高達(dá)811，696，576，443和391mAh·g-1．并且當(dāng)電流密度回到0.1A·g-1時(shí)，放電比容量仍然可以恢復(fù)至720mAh·g-1左右．對(duì)比WSe2與N-3DG的倍率性能，這兩種材料在上述電流密度下的比容量要低于WSe2@N-3DG復(fù)合材料．由此可知，復(fù)合材料優(yōu)異的倍率性能得益于WSe2與N-3DG兩種材料復(fù)合后形成的協(xié)同效應(yīng)．

圖5 三種樣品的電化學(xué)性能Fig.5 Electrochemical performances of three samples

圖6是WSe2@N-3DG和WSe2的交流阻抗譜及等效電路．其中，Rs是電解液的電阻，ZW對(duì)應(yīng)于Warburg阻抗．Rct是鋰離子從SEI膜界面擴(kuò)散到電極時(shí)的傳輸電阻，對(duì)應(yīng)于高頻區(qū)半圓半徑，半徑越小，則導(dǎo)電性能越好[29-30]．從圖6(a)中可以明顯看到WSe2@N-3DG復(fù)合材料比WSe2對(duì)應(yīng)的半圓半徑要小很多，這說(shuō)明與導(dǎo)電性優(yōu)異的石墨烯復(fù)合后，體系的導(dǎo)電性能明顯提升．此外，對(duì)比引入氮原子(WSe2@N-3DG)與沒(méi)有引入氮原子(WSe2@3DG)兩種樣品的交流阻抗譜，可以明顯看到引入氮原子后電導(dǎo)率與鋰離子擴(kuò)散速率均有明顯提升．石墨烯與氮原子的共同作用也是復(fù)合材料具有良好的倍率性能的原因之一．

圖6 WSe2@N-3DG以及WSe2的(a)交流阻抗譜圖及其對(duì)應(yīng)的(b)等效電路圖Fig.6 (a) Nyquist plots for WSe2@ N-3DG and WSe2; (b) Equivalent circuit

3 討 論

綜上，本文報(bào)道了通過(guò)水熱、退火的方法得到了相純凈的WSe2@N-3DG復(fù)合材料并將其作為鋰離子電池負(fù)極材料研究其儲(chǔ)鋰性能．對(duì)比單一材料，我們發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的電化學(xué)性能有明顯提升，2A·g-1的電流密度下循環(huán)500圈后放電比容量仍然可以達(dá)到412mAh·g-1，推測(cè)其原因?yàn)轶w材料納米化、三維石墨烯以及雜原子摻雜三者的共同作用：第一，棒狀納米結(jié)構(gòu)在提高比表面積、增強(qiáng)反應(yīng)活性的同時(shí)有效縮短了鋰離子的擴(kuò)散距離，提升了倍率性能；第二，納米棒狀材料錨定在木耳狀的三維石墨烯網(wǎng)絡(luò)中，抑制了其在反應(yīng)過(guò)程中的體積膨脹，有效提高了循環(huán)穩(wěn)定性．另外，導(dǎo)電性能優(yōu)異的石墨烯也有效提升了體系的電導(dǎo)率；最后，氮原子的引入，增加了石墨烯晶格的缺陷，在提高電導(dǎo)率的同時(shí)也有助于增加鋰離子的擴(kuò)散速率．

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ThePreparationandLithiumStoragePropertiesofWSe2NanorodsAnchoredonN-doped3DGraphene

HANDawei,JIANGSuhua

(DepartmentofMaterialsScience,FudanUniversity,Shanghai200433,China)

Due to their higher theoretical specific capacity and novel layered structures,transition-metal dichalcogenides (TMDs) have been recently regarded as promising next generation high performance lithium ion battery (LIB) electrode materials.Among them,WSe2processes graphene-like layered structures with interaction by wake van der Waals forces,which is beneficial to fast insertion/deinsertion of Li+ion.However,poor electrical conductivity as well as large volume changes during cycling severely limit its use for practical lithium ion battery.To address these issues,WSe2nanorods anchored on N-doped three dimensional graphene hybrids (WSe2@N-3DG) have been successfully synthesized by a simple two-step process and their lithium storage performances were characterized in this work.The prepared WSe2@N-3DG exhibited excellent electrochemical performances,i.e.,a reversible capacity of 412mAh·g-1after 500 cycles at 2A·g-1and delivered large capacities of 811,696,576,443 and 391mAh·g-1under current densities of 0.1,0.2,0.5,1,2A·g-1.

WSe2; graphene; nitrogen-doping; lithium ion battery; anode

0427-7104(2017)05-0586-08

2017-04-26

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51601040、51572048)

韓大偉(1990—)，男，碩士研究生；江素華，女，教授，通信聯(lián)系人，E-mail：jiangsh@fudan.edu.cn.

O614.41

A