聚吡咯碳包覆Cu2CoSnSe4及硫化Bi2MoO6修飾MXene複合材料於高能鋰(鈉)離子電池負極材料之應用

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題名:	聚吡咯碳包覆Cu2CoSnSe4及硫化Bi2MoO6修飾MXene複合材料於高能鋰(鈉)離子電池負極材料之應用
作者:	許誠恩;Hsu, Cheng-En
貢獻者:	化學學系
關鍵詞:	鋰離子電池;鈉離子電池
日期:	2025-07-28
上傳時間:	2025-10-17 11:22:25 (UTC+8)
出版者:	國立中央大學
摘要:	本論文分為兩部分，第一部分為以聚吡咯作為碳氮材包覆於三元過渡金屬硫屬化物Cu2CoSnSe4 (CCTS)外，再進行高溫碳化合成出CCTS@NC奈米複合型材料，並應用於鋰離子電池之負極。四元過渡金屬硫屬化物具有高電子導電性、多功能氧化還原活性，且具有良好的儲能性能，近期成為研究的重點，但結果顯示，在充放電循環的過程中，其也具有一般過渡金屬硒化物發生體積膨脹的問題，因此運用碳殼包覆的策略提供有效的保護作用，聚吡咯本身的共軛π-π鍵增加了材料的導電性，自帶的氮原子也為鋰(鈉)離子的儲存提供了許多活性位點，在電池的測試中，CCTS@NC (1:3)電極展現出了優秀的倍率性能以及循環穩定性。在鋰離子半電池測試中，於電流密度100 mA g-1下進行電化學性能測試，經過200圈循環後，電容量仍具有638.7 mAh g-1的優異表現。另外在鈉離子半電池測試中，於電流密度0.05 A g-1循環50圈後，可達到230.8 mAh g-1的可逆電容量。第二部分為以硫化之Bi2MoO6 (BMO)修飾於過度金屬碳/氮化物Ti¬3C2Tx MXene材料上，兩者的結合發揮出良好的協同效應，硫化後的Bi2MoO6彌補了MXene較低的電容量，而MXene的層狀結構減緩了過度金屬硫化物易發生體積膨脹的缺點，其優異的導電性也提高了此複合性材料的電化學性能，在合成的過程中，BMO可均勻的在MXene之表面及層間距進行硫化重組形成奈米顆粒，在鋰離子半電池的測試中，50% S-BMO-MX在電流密度100 mA g-1下進行電化學性能測試，經過400圈循環後，電容量仍具有526.8 mAh g-1的優異表現。 ;Ternary transition metal chalcogenides have garnered significant research attention due to their high electronic conductivity, multifunctional redox activity, and excellent energy storage performance. However, during charge-discharge cycling, these materials exhibit volume expansion which are common in transition metal chalcogenides. One effective and straightforward strategy to address this issue is carbon core-shell encapsulation. In this work, polypyrrole (PPy) was utilized to coat the outer layer of Cu2CoSnSe4, followed by carbonization at 550°C to obtain Cu2CoSnSe4@NC. This composite was then applied as an anode material for lithium-ion and sodium-ion batteries. In the lithium ion half cell, it demonstrated an outstanding capacity retention of 638.7 mAh g-1 after 200 cycles at 0.1 C. And in sodium ion battery, it exhibited a reversible capacity of 230 mAh g-1 at a current density of 0.05 A g-1 after 50 cycles. In the second part, sulfurized Bi2MoO6 was incorporated into transition metal carbide/nitride material, Ti3C2Tx. The composite showed superior synergistic effects. The sulfurized Bi2MoO6 compensated for the relatively low capacity of Ti3C2Tx, while the layered structure of Ti3C2Tx mitigated the volume expansion of transition metal chalcogenides. Additionally, the excellent electroconductivity of Ti3C2Tx further enhanced the electrochemical performance of the composite material. Electrochemical testing at a current density of 100 mA g-1, sulfurized 50% S-BMO-MX revealed an exceptional capacity retention of 526.8 mAh g-1 after 400 cycles.
顯示於類別:	[化學研究所] 博碩士論文

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