TRILOS三辊机在高效钾离子电池用MoS2材料的应用

钾离子电池（KIBs）由于丰富的钾资源越来越受到关注。然而，大半径和高扩散屏障通常会导致较差的性能。因此迫切的挑战是找到合适的阳极材料来促进K+扩散，便于KIBs在未来的大规模应用。MoS2由于大的层间距（0.62nm）和更容易的离子嵌入/脱出，是一种很有前途的KIBs阳极材料。之前有研究者采用透明胶带剥离法制备单层MoS2，但制备效率太低，实际应用也不理想。此外，通过化学方法（如CVD和水热法）制备的MoS2由于容易堆叠纳米片而导致稳定性较差，内部电导率低，体积膨胀大。近年来，使用三辊研磨机进行剥离的新技术引人注目。通过三个水平辊表面的相互挤压和不同速度下的摩擦来克服层状材料之间的范德华力。因此，为了解决上述技术问题，我们提供了用TRILOS三辊机剥离MoS2浆料的方法。MoS2可以被减薄和破碎到不同程度，也可以生产大量高质量的纳米片。合成MoS2@C纳米片 将酚醛树脂（100 g）和块状MoS2（1.2 g，12–16μm）混合搅拌0.5小时，然后用TRILOS TR80A三辊机对MoS2进行剥离。用酒精清洗几次后，产物在-45℃温度下冷冻干燥一天，然后在氩气气氛保护下550℃加热2小时，吸附在MoS2纳米片表面的介质分子高温处理成碳层，获得MoS2@C纳米片。图1 制备MoS2@C纳米片的示意图……（下载看全文）上海人和科学仪器有限公司Shanghai Renhe Scientific Instrument Co., Ltd. 上海人和科学仪器有限公司 Shanghai Renhe Scientific Instrument Co., Ltd. TRILOS三辊机在高效钾离子电池用MoS2材料的应用 钾离子电池（KIBs）由于丰富的钾资源越来越受到关注。然而，大半径和高扩散屏障通 常会导致较差的性能。因此迫切的挑战是找到合适的阳极材料来促进K+扩散，便于 KIBs在 未来的大规模应用。 MoS2由于大的层间距（0.62nm）和更容易的离子嵌入/脱出，是一种很有前途的 KIBs 阳极材料。之前有研究者采用透明胶带剥离法制备单层MoS2，但制备效率太低，实际应用 也不理想。此外，通过化学方法（如CVD和水热法）制备的MoS2由于容易堆叠纳米片而导 致稳定性较差，内部电导率低，体积膨胀大。 近年来，使用三辊研磨机进行剥离的新技术引人注目。通过三个水平辊表面的相互挤压 和不同速度下的摩擦来克服层状材料之间的范德华力。因此，为了解决上述技术问题，我们 提供了用TRILOS三辊机剥离MoS2浆料的方法。MoS2可以被减薄和破碎到不同程度，也可 以生产大量高质量的纳米片。 合成MoS2@C纳米片 将酚醛树脂（100 g）和块状MoS2（1.2 g，12–16μm）混合搅拌0.5小时，然后用TRILOS TR80A三辊机对MoS2进行剥离。用酒精清洗几次后，产物在-45℃温度下冷冻干燥一天，然后在氩气气氛保护下 550℃加热 2小时，吸附在MoS2纳米片表面的介质分子高温处理成 碳层，获得MoS2@C纳米片。 图1制备MoS2@C纳米片的示意图 TRILOS TR80A型三辊机为实验室型三辊机的中间型号。其最低 0.02L/hour至最高 20L/hour的处理量完美的解决了用户从实验室测试到中小规模试产的跨越衔接问题。高度 创意化的设计令设备结构更为紧凑小巧，可便于安置在实验室桌面使用。极富亲和力的人机 界面由全触控工业控制屏来实现。独特的在线间隙修正和配方菜单功能使设备使用操作更为 轻松，令用户不再面对冰冷的设备，而是以交互式的操作方式来进行控制。 图2 TRILOS TR80A三辊机处理MoS2浆料 通过扫描电子显微镜（SEM）对剥离前后的产物进行了表征。图 3b-3c和图 3d-3e分 别为未处理样品和三辊机处理后样品的 SEM图像。由图可知，未处理样品具有块状结构，经过三辊研磨后，样品尺寸变小，厚度变薄，最终形成纳米片。表明三辊研磨是制备MoS2@C 纳米片的有效手段。 图3 bc)块状MoS2的 SEM图; de) MoS2@C纳米片的 SEM图 通过XRD对产物进行进一步分析，如图4a所示。由图可知，产物的特征峰值在14, 32,39, 58和60,与MoS2匹配良好（JCPDF 37–1492）。随后用拉曼光谱对产品进行表征（图 4b），在大约400和 380cm-1的特征峰值分别对应于MoS2的A1g和E2g。特征峰向左移动，证 明MoS2纳米片层的数量减少，很好地证明了通过三辊研磨可以有效减薄MoS2。 图4 a）MoS2@C的XRD图谱；bc）MoS2和MoS2@C的拉曼光谱图；de）MoS2@C纳米片的TEM图；f） MoS2@C纳米片的STEM图和C、N、Mo和S的化学元素图谱 为了进一步分析产品的微观结构，对其进行了TEM表征。由图可知，MoS2纳米片上包 覆了无定形碳。STEM照片和相应的（C、N、Mo、S）化学元素图谱显示所有元素均匀分布 （图4f）。 稳定的结构不仅有效地避免了MoS2纳米片的相互堆叠，确保电子在电化学反应中的快 速传输，还减轻了体积膨胀的影响，提高了电极的循环稳定性。由TRILOS三辊机制成的钾 离子电池MoS2@C阳极在0.1 Ag-1循环50次后显示出382mAhg-1的放电容量，具有高容量 和良好的稳定性。 图5 MoS2@C以及MoS2电极的循环性能（0.1Ag-1） TRILOS公司介绍 TRILOS（泰洛思）是美国制造商，视客户满意为终极目标，力求将出色的工艺技术结 合客户的需求，设计出贴近客户需求的优质产品。 上海人和科学仪器有限公司 Shanghai Renhe Scientific Instrument Co., Ltd. 泰洛思正在积极开拓全球市场，目前产品已经在美国、中国、欧洲、韩国、日本和台湾 等地区获得广泛应用，把优质的产品分享给出色的使用者。 TRILOS三辊机优点： ① TRILOS三辊机采用一次循环，有可能完全实现物质的均质化与分散，减少颗粒尺寸，打破团聚粒子。其结果是均质化的浆料，可为物料的进一步加工打下完美的基础。 ②可用触摸屏实现每个辊间距离调节，确保完美的辊子平行度。弹性张紧的刮刀插口 确保刮刀恒压，在操作过程中不需要重新调节。 ③不同材质的辊子都可以使用，辊子及刮刀材质的选择-从不锈钢到氧化铝，碳化硅 及氧化锆-满足各种不同需要。 ④三辊机上的安全装置确保操作人员的安全，机器可简易而及其快速的清洗。 ⑤ TRILOS在行业内首创的物联网、智能化三辊机解决方案，解决了客户在使用中遇到 的数据无法量化分析，数据丢失，设备互相独立，无法联网进行管理和控制等等方面的问题。让客户可以对设备进行数据分析，对员工进行权限分配和管理，设备运行过程保持全程记录 和备份，利于加工过程参数的研究和设计开发。此外，智能物联平台还可以接入混料机、三 辊机、上料机、均质机等设备平台，同时可以接入在线粘度计、在线粒度仪、在线近红外分 析仪等仪器进行实时监控。 智能物联平台原理图: “More than Equipment" TRILOS 泰洛思三辊机 TR120A TRILOS各种型号三辊机