Электродные материалы на основе дисульфида молибдена для электрохимических источников энергии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Волков Алексей Игоревич

• Волков Алексей Игоревич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Волков Алексей Игоревич

Содержание

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Химические источники тока

1.1.1 Литий-ионные аккумуляторы

1.1.2 Литий-серные аккумуляторы

1.1.3 Суперконденсаторы

1.2 Анодные материалы в ЛИА

1.2.1 Интеркаляционные электродные материалы

1.2.2 Конверсионные электродные материалы

1.2.3 Слоистые двумерные наноматериалы

1.2.4 Проводящие полимеры в электродных материалах

1.3 Катодные материалы в ЛСА

1.3.1 Подходы к оптимизации катодных материалов в ЛСА

1.4 Электродные материалы для суперконденсаторов

1.4.1 Материалы для двойнослойных суперконденсаторов

1.4.2 Материалы с псевдоёмкостью

1.4.3 Проводящие полимеры в составе электродных материалов

1.5 Дисульфид молибдена как электродный материал

1.5.1 Строение и свойства дисульфида молибдена

1.5.2 Дисульфид молибдена в качестве электродного материала

1.5.3 Подходы к синтезу дисульфида молибдена

1.5.4 Модификация материалов на основе дисульфида молибдена

1.6 Заключение

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1 Реагенты

2.2 Гидротермальный синтез дисульфида молибдена

2.3 Приготовление электродных материалов для аккумуляторов

2.4 Синтез композитов PEDOT/MoS2

2.5 Структурно-химическая характеризация образцов

2.6 Электрохимические методы

2.6.1 Электрохимические свойства материалов для аккумуляторов

2.6.2 Электрохимические свойства материалов для суперконденсаторов

2.7 Обработка данных и визуализация

Глава 3. Исследование свойств электродных материалов

3.1 Анодные материалы ЛИА на основе коммерческого дисульфида молибдена и проводящего полимерного связующего

3.1.1 Сравнение стандартного связующего PVDF и проводящего связующего PEDOT:PSS/CMC при малых загрузках

3.1.2 Влияние загрузки электродных материалов на их функциональные характеристики

3.1.3 Оценка влияния проводящего связующего по данным ex situ анализа состава и морфологии образцов

3.2 Влияние условий синтеза наноструктурированного дисульфида молибдена на свойства анодных материалов ЛИА на его основе

3.3 Свойства электродных материалов в ЛСА

3.4 Электродные материалы на основе дисульфида молибдена и PEDOT для использования в суперконденсаторах

Выводы

Благодарности

Список сокращений и обозначений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электродные материалы на основе дисульфида молибдена для электрохимических источников энергии»

Введение

Актуальность. Литий-ионные аккумуляторы (ЛИА) в настоящее время являются наиболее эффективными электрохимическими источниками тока, широко применяемыми в различных областях науки и техники, в том числе для питания портативной электроники, бытовой техники, транспорта, интернета вещей, обеспечения бесперебойного питания в качестве стационарных накопителей энергии и многих других приложений. При этом постоянно возрастающие потребности во всё более ёмких и эффективных электродах для устройств хранения энергии обуславливают актуальность фундаментальных исследований и практических разработок новых электродных материалов с улучшенными функциональными свойствами, применимых для аккумуляторов и суперконденсаторов.

Среди перспективных электродных материалов с высокими величинами удельной ёмкости рассматриваются различные конверсионные материалы (которые, в отличие от традиционно используемых интеркаляционных материалов, накапливают заряд за счёт окислительно-восстановительных реакций с превращением исходного соединения в новые) [1,2] и слоистые материалы (родственные по структуре графену) [3,4], в частности, слоистые сульфиды молибдена [5,6]. О привлекательности последних свидетельствует возрастающее число публикаций в областях не только ЛИА [7] и суперконденсаторов [8], но и других металл-ионных источников электрохимической энергии [6,7].

Дисульфид молибдена (MoS2), как представитель двумерных слоистых дихалькогенидов металлов, стал объектом интенсивных исследований благодаря уникальной кристаллической структуре, химическому составу и универсальности свойств данного класса веществ [6]. Свойством дисульфида молибдена, особенно важным для литий-ионных (и других металл-ионных) аккумуляторов, является его слоистая графеноподобная структура, которая позволяет одновременно открыть для ионов электролита доступ к поверхностям отдельных слоёв материала, увеличивая удельную поверхность с активными центрами для протекания электрохимических реакций [9], и поддерживать значительное межслоевое расстояние (~0.7 нм) для облегчения интеркаляции/экстракции ионов без существенного увеличения объёма материала в ходе перезарядки [5]. В реакции восстановления MoS2 участвуют до четырёх электронов, что позволяет ожидать высокую теоретическую ёмкость до 670 мАч/г [10]. Кроме того, высокоразвитая поверхность слоистых структур MoS2, обеспечивающая поверхностную адсорбцию катионов совместно с внедрением катионов в межслоевое пространство, позволяет рассматривать его и в составе электродных материалов для суперконденсаторов [11-14].

Слоистые структуры дисульфида молибдена со слабыми ван-дер-ваальсовыми взаимодействиями между слоями и достаточно большим межслоевым расстоянием доступны для

транспорта не только ионов лития, но и натрия, калия, кальция и цинка [6,7,15,16], что позволяет рассматривать дисульфид молибдена как перспективный материал для ряда металл-ионных аккумуляторов. Однако различные структуры дисульфида молибдена, в частности, одна из его наиболее распространённых форм, 2H-MoS2, обладают низкой электропроводностью [6]. Кроме того, MoS2 подвергается конверсионному распаду при электрохимической интеркаляции ионов лития в широкой области потенциалов [5,6].

Механизм функционирования анодных материалов ЛИА на основе MoS2 основывается на процессе интеркаляции ионов лития в межслоевое пространство материала, за которым следует конверсия полученного соединения в металлический молибден и Li2S, в результате чего значительную роль в работе устройства играет редокс-процесс с участием пары Li2S/S [17,18]. Основываясь на этих представлениях об основных стадиях электродных процессов с участием MoS2, можно предполагать, что выраженная адсорбция серосодержащих соединений на поверхности электродного материала может тормозить формирование сульфидной серы и полисульфидных групп и предотвращать их растворение [19,20], что может улучшить стабильность материалов на основе дисульфида молибдена как в анодах ЛИА, так и в катодах литий-серных аккумуляторов (ЛСА).

В литературе прослеживаются направления модификации дисульфида молибдена с целью улучшения его электрохимических свойств и их стабильности посредством создания композитов с участием проводящих полимеров [21-23] или углеродных материалов со слоистой структурой (графен и др.) [24,25]. Дополнительное химическое взаимодействие с тиофеновой серой в случае использования производных политиофена (например, поли(3,4-этилендиокситиофена) (PEDOT)) в качестве составляющих композитных материалов и механическое удерживание полимером полисульфидных шаттлов может быть фактором стабилизации свойств электродов на основе MoS2. Однако информация о природе таких взаимодействий в катодных материалах в литературе на момент начала наших работ была ограниченной и требовала экспериментальной проверки. Поскольку, как известно, электрохимические характеристики подобных гибридных материалов зависят от архитектуры материала, размера и морфологии частиц, важным представлялось также и исследование способов получения активного материала различной морфологии и способов обеспечения высокой дисперсности и стабилизации наночастиц MoS2 в составе композитов.

Таким образом, актуальность данной работы обусловлена важностью решения как практических задач по разработке новых электродных материалов для электрохимических источников тока, так и потребностью развития фундаментальных знаний в области электрохимических систем с участием дисульфида молибдена как компонента энергозапасающих материалов.

Степень разработанности темы исследования. Несмотря на привлекательность электродных материалов на основе MoS2 для ЛИА и суперконденсаторов, указанные выше недостатки (низкая проводимость и конверсионный распад) материала приводят к проблемам неполного использования теоретической ёмкости этих материалов и их низкой стабильности в процессах заряд-разрядного циклирования [26,27]. В результате требуется дальнейшая разработка новых подходов к улучшению функциональных характеристик электродов на основе MoS2 вкупе с развитием фундаментальных знаний в области электрохимических процессов для конверсионных материалов. Одной из стратегий в разработке улучшенных материалов является создание композитов с проводящими полимерами и углеродными структурами, что, как показывает ряд работ [21-25,28-31], может приводить к улучшению их функциональных энергозапасающих свойств.

В подавляющем большинстве работ вспомогательные компоненты-модификаторы в составе электродного материала рассматриваются в виде единственного фактора, изменившего функциональные свойства материала, а попытки систематического исследования влияния компонентов на характеристики аккумуляторов встречаются крайне редко. Лишь в единичных работах раскрывается роль типа [32] и количественного содержания [33,34] проводящих неактивных (т. е. не накапливающих дополнительный заряд) компонентов на энергозапасающие характеристики композитных материалов. Столь же мало внимания уделяется исследованию механизмов влияния и систематическому исследованию взаимосвязи между способами получения композитов, составом и другими параметрами систем. С учетом приведённых в литературе сведений о положительном влиянии отдельных углеродных добавок, особого внимания заслуживает изучение сочетания эффектов наноструктурирования активного материала и поверхностной модификации материалов проводящим полимером и углеродными добавками.

Проводимое исследование, таким образом, закрывает определенный сегмент фундаментальных знаний о закономерностях влияния состава электродных материалов на основе MoS2 на сложные интеркаляционные и конверсионные процессы, а также процессы деградации, происходящие при заряд-разрядном циклировании в энергозапасающих устройствах различного типа. Предложенный в работе подход к исследованию характеристик композитных электродных материалов основан на сочетании ряда направлений развития электродных материалов на основе дисульфида молибдена. Эти направления включают получение композитов с включением в их состав проводящего органического полимера (PEDOT) и распределением активного компонента MoS2 в проводящей матрице со смешанной электронно-ионной проводимостью; совместное использование активного материала с углеродными графеноподобными компонентами; исследование роли фактора наноструктурирования и морфологии активного материала.

Рациональный дизайн материала и выбор его составов для нахождения эмпирических закономерностей, позволяющих влиять на характеристики энергозапасающих устройств, также представляется важным аспектом.

В цели работы входили прикладная и фундаментальная составляющие. Прикладная цель состояла в разработке новых электродных материалов на основе дисульфида молибдена, поиске рационального подхода к дизайну композитных электродов на основе дисульфида молибдена для различных приложений (ЛИА и ЛСА, суперконденсаторов). С научной точки зрения, целью работы было развитие фундаментальных знаний в области электрохимических процессов в M0S2-содержащих системах, исследование влияния различных модификаторов на свойства полученных материалов, поиск взаимосвязи функциональных характеристик электродов с методом получения, морфологией, составом и структурой композитов на основе дисульфида молибдена.

Одной из важных фундаментальных проблем, решавшихся в данной работе, было изучение способов формирования композитных электродных материалов и взаимосвязи их состава, структуры и электрохимических свойств в отношении высокоэффективного запасания энергии.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Установление условий синтеза композитных материалов различного состава, методов поверхностной модификации полученного активного материала с использованием различных механохимических, химических и электрохимических методов.

2. Синтез новых по составу и иерархической структуре электродных материалов на основе MoS2, включающих в качестве компонентов проводящий полимер и структуры восстановленного оксида графита (rGO). Установление условий синтеза однофазных наноструктур MoS2 с использованием различных исходных соединений (молибденовокислые соли в качестве источника молибдена; тиоацетамид, тиомочевина как источников сульфидной серы) и поверхностно-активных веществ с целью получения материалов различной структуры и морфологии.

3. Исследования фазового состава, структуры и морфологии полученных материалов методами сканирующей электронной микроскопии (SEM), просвечивающей электронной микроскопии (TEM), рентгеновской дифракции (XRD), а также изучение химического состава поверхности методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS).

4. Исследование электрохимических свойств материалов в зависимости от соотношения компонентов и природы электролита. Оптимизация составов и методов получения таких материалов для улучшения их функциональных характеристик (удельная ёмкость, циклическая стабильность, стабильность ёмкости при высоких плотностях тока) при их работе в составе ЛИА, ЛСА и суперконденсаторов. Тестирование полученных материалов в составе анодного материала

ЛИА с общепринятым при производстве ЛИА смешанным алкилкарбонатным электролитом, как катода ЛСА с оксолановым электролитом и как электродного материала для псевдоёмкостного суперконденсатора в различных водных электролитах. Установление функциональных характеристик материалов методами циклической вольтамперометрии (ЦВА), гальваностатического заряда-разряда, спектроскопии электрохимического импеданса (EIS).

5. Исследование взаимосвязи между целевыми функциональными характеристиками композитных материалов (удельные емкости и их зависимости от плотности тока, деградация материала при длительном циклировании, степень использования материала) с химическим составом модифицированных электродных материалов на основе M0S2, их структурно-морфологическими характеристиками и подходами к дизайну материалов.

Научная новизна выполненной работы заключается в получении новых по составу и морфологии электродных материалов на основе дисульфида молибдена и в исследовании их функциональных свойств в сравнении с традиционными составами материалов, установление взаимосвязи между способами получения и функциональными свойствами материалов.

Для этого использованы подходы химического и электрохимического синтеза композитных материалов на основе дисульфида молибдена в присутствии мономерных ((3,4-этилендиокситиофен (EDOT)) форм, предварительно полученного полимера (PEDOT) и восстановленного оксида графена rGO, а также механохимический синтез материалов.

Новизну представляет также проведение сравнительного исследования функциональных свойств материалов при применении разных по природе связующих компонентов в различных соотношениях с проводящей добавкой. Используемые подходы направлены на создание химической среды, обеспечивающей эффективное извлечение емкости и препятствующей распаду сложной структуры материалов на основе M0S2 в ходе многократной перезарядки за счёт химических взаимодействий функциональных групп во вводимых компонентах с ионами лития и серой, а также благодаря механическому и адсорбционному удерживанию полисульфидов. Таким образом, для улучшения функциональных свойств материалов на основе M0S2 предложено использовать способы получения композитных материалов с проводящим полимером, который может обеспечить сочетание более плотного электрического контакта между компонентами электродного материала при его конверсии и эффекта удерживания серосодержащих компонентов. В традиционном составе с коммерческим связующим PVDF такие факторы улучшения внутреннего электрического контакта и взаимодействия с электролитом отсутствуют.

Также новизну привносит проведение сравнительного исследования функциональных свойств материалов при применении разных по природе связующих компонентов и оценка возможности функционирования материала как в составе ЛИА (с традиционными жидкими алкилкарбонатными электролитами), так и в составе ЛСА (с оксолановым электролитом). При

этом сравнение свойств проводилось с использованием одних и тех же исходных порошков активного материала.

Практическая новизна результатов заключается в предложенном способе темплатного синтеза электродных материалов на основе дисульфида молибдена и проводящего полимера PEDOT с контролируемыми за счёт выбора электрохимического режима и проводящей подложки структурно-морфологическими характеристиками активного материала. Показана эффективность метода темплатного синтеза для получения электродного материала для суперконденсаторов с улучшенными функциональными свойствами. Создан макет гибридного суперконденсатора с электродами на основе композита PEDOT/M0S2 и углеродной ткани Kynol, который показал величины удельной емкости до 908 мФ/см2 при токе 1 мА/см2 и сохранял 71% значения исходной ёмкости за 350 циклов перезарядки при токе 5 мА/см2. Полученные функциональные характеристики макета по удельной емкости и её стабильности оказались превосходящими многие аналогичные образцы ранее полученных материалов на основе M0S2 с проводящими полимерами.

Решение вышеуказанных задач по созданию эффективных электродных материалов требует, прежде всего, ясного понимания процессов, ведущих при модификации материала к улучшению его функциональных характеристик. Поэтому особое внимание в данной работе уделено получению новых данных о взаимосвязи свойств полученных электродных материалов с составом и структурно-морфологическими характеристиками, которые являются важными для дальнейшего развития материалов на основе дисульфида молибдена с улучшенными функциональными свойствами. Сочетание методов структурно-морфологической характеризации и электрохимических методов, включавших, помимо методов установления функциональных характеристик материалов, метод EIS для изучения кинетических закономерностей, рассматривается в работе как способ получения новых данных для более полного понимания сложных интеркаляционных и конверсионных процессов в полученных материалах.

Практическая значимость работы. В работе получен массив данных по функциональным параметрам электродных материалов на основе M0S2 для ЛИА и ЛСА, а также суперконденсаторов, определены их наиболее перспективные составы.

Для электродных материалов на основе дисульфида молибдена в составе литий-ионных аккумуляторов исследованы влияние типа и количества полимерного связующего и влияние состава и загрузки электродных материалов на их функциональные свойства. Исследовано влияние условий процедуры гидротермального синтеза наноструктурированного дисульфида молибдена для электродных материалов на характеристики полученных основе таких материалов аккумуляторов. При оценке влияния учтены такие параметры, как источник серы, добавки

поверхностно-активных веществ (ПАВ), температура синтеза и включение дополнительных компонентов, таких как проводящий полимер PEDOT:PSS и/или rGO.

Разработаны способы электрохимического синтеза композитных материалов на основе M0S2 и проводящего полимера PEDOT на углеродных подложках. Изучены электрохимические свойства полученных композитов в зависимости от состава водного электролита. Показано, что полученные материалы по своим функциональным характеристикам удельной поверхностной ёмкости и стабильности превосходят многие аналогичные образцы на основе M0S2. Создан прототип гибридного суперконденсатора на основе наилучшего из образцов, предоставляющий ёмкости до 908 мФ/см2 при плотности тока 1 мА/см2.

Положения, выносимые на защиту:

1. Условия гидротермального синтеза однофазных наноструктур дисульфида молибдена при использовании различных исходных соединений:

- молибденовокислые соли в качестве источника молибдена;

- тиоацетамид, тиомочевина для образования сульфида;

- додецилсульфат натрия (SDS), бромид цетилтриметиламмония (CTAB), лимонная

кислота в качестве ПАВ;

- PEDOT:PSS или rGO в качестве вспомогательной добавки.

2. Данные о фазовом составе, структуре и морфологии полученных материалов на основе M0S2 и об их изменении в ходе заряд-разрядного циклирования, полученные методами XRD, XPS, SEM, TEM.

3. Совокупность данных о зависимости целевых функциональных свойств (удельные ёмкости при различных скоростях заряда-разряда, деградация материала при длительном заряд-разрядном циклировании, степень использования материала) полученных электродных материалов от состава, морфологии и способа получения (включая механохимический, химический и электрохимический методы), включения в материал дополнительных вспомогательных компонентов, таких как PEDOT:PSS и rGO.

4. Сведения о влиянии выбора полимерного связующего на функциональные свойства электродных материалов для ЛИА на основе дисульфида молибдена. Преимущества использования проводящей добавки PEDOT:PSS/CMC, позволяющей достигать значения удельной ёмкости от 800 мАч/г до 1090 мАч/г при токе заряда 0.1 мА/г, по сравнению с использованием коммерческого связующего PVDF, предоставляющего умеренную начальную емкость (до 450-540 мА ч/г). Удерживание полисульфидных форм проводящим полимерным связующим PEDOT:PSS/CMC посредством смешанного адсорбционного и механического воздействия и улучшение электрического контакта между частицами как основные факторы улучшения электрохимических свойств электродных материалов для ЛИА.

5. Данные по влиянию толщины электродного слоя и скорости заряд-разряда на наблюдаемые величины емкости электродов составов MoS2/PEDOT:PSS и M0S2/PVDF (с разными полимерными связующими) и стабильность их характеристик в ходе заряд-разрядного циклирования. Свидетельства замедления деградации ёмкости электродов с проводящим полимерным связующим (сохранение 78% от начального значения ёмкости за 100 циклов) по сравнению со стандартным составом с коммерческим связующим PVDF (сохранение 47% за 100 циклов). Вывод о роли проводящего полимера как компонента связующего, обеспечивающего электрическую связанность частиц M0S2 и предотвращающего их агломерацию при циклировании, или образующего оболочку вокруг MoS2 для защиты частиц от деградации, вызванной взаимодействиями с электролитом, включая растворение полисульфидов.

6. Подбор условий гидротермального синтеза материалов, включая определение оптимальных источника серы, ПАВ и температуры, для получения электродного материала на основе M0S2 с удельной ёмкостью до 847 мАч/г. Изучение влияния добавки восстановленного оксида графена rGO на функциональные свойства полученных при гидротермальном синтезе композитов MoS2/rGO. Показано, что добавка rGO приводит к увеличению удельной ёмкости электродных материалов до 881 мАч/г и их циклической стабильности.

7. Метод темплатного электрохимического синтеза композитных электродных материалов на основе M0S2 и проводящего полимера PEDOT на проводящих углеродных подложках. Анализ электрохимических свойств полученных композитов как материалов суперконденсаторов в зависимости от состава водного электролита и параметров циклирования. Прототип гибридного суперконденсатора на основе наилучшего из образцов, предоставляющий ёмкости до 908 мФ/см2 при плотности тока 1 мА/см2.

Степень достоверности и апробация научных результатов. Надежность и достоверность представленных результатов и выводов определяется использованием современных прецизионных методов и средств измерения, согласованностью полученных экспериментальных данных и корреляциями с данными литературы. Публикации результатов представлены в 3 научных статьях в международных рецензируемых журналах, реферируемых в базах данных РИНЦ, Web of Science и Scopus:

1. A.I. Volkov, S.N. Eliseeva, E.G. Tolstopjatova, V. V. Kondratiev, Enhanced electrochemical performance of MoS2 anode material with novel composite binder, Journal of Solid State Electrochemistry 24 (2020) 1607-1614. doi:10.1007/s10008-020-04701-3.

2. A.I. Volkov, E.G. Tolstopjatova, V. V. Kondratiev, Anode Material for Lithium-Ion Batteries Based on MoS2 and Conductive Polymer Binder: Effects of Electrode Thickness, International Journal of Electrochemical Science 16 (2021) 1-23. doi:10.20964/2021.10.18.

3. A.I. Volkov, A. V. Ivanov, A.A. Vereshchagin, J. V. Novoselova, E.G. Tolstopjatova, V. V. Kondratiev, Electrochemical deposition of PEDOT/MoS2 composite films for supercapacitors, Synthetic Metals 285 (2022) 117030. doi:10.1016/j.synthmet.2022.117030.

Результаты, полученные в ходе выполнения работ, представлены на 5 международных и российских конференциях:

1. Volkov, A.I., Tolstopjatova, E. G., Kondratiev, V. V. Differences in Electrochemical Behavior of Molybdenum Disulfide Electrode Materials in Alkyl Carbonate and Dioxolane/Dimethoxyethane Electrolytes. (14-18 ноября, 2022) XVII конференция «Актуальные проблемы преобразования энергии в литиевых электрохимических системах», Сколковский институт науки и технологий, г. Москва, Россия.

2. Volkov, A. I., Meshcheva, D. A., Tolstopjatova, E. G., Kondratiev, V. V. Electrochemical Performance of Hydrothermally Synthesized MoS2 Nanospheres as Li-Ion Batteries Anodes. (29 августа - 3 сентября, 2021) 72nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry, Чеджудо, Корея / Онлайн.

3. Volkov, A. I., Kondratiev, V. V. A conductive binder in molybdenum disulfide anodes for lithium-ion batteries. (2-3 Марта, 2021) 2021 #RSCPoster Twitter Conference, Великобритания / Онлайн.

4. Volkov, A. I. Electrochemical Characterization of Molybdenum Disulfide with Conductive Polymer Binder as Anode Material for Lithium-Ion Batteries, (10-12 ноября, 2020) International Student Conference Science and Progress 2020, г. Санкт-Петербург, Россия.

5. Volkov, A. I., Kondratiev, V. V. Анодный материал на основе наноразмерного сульфида молибдена для литий-ионных аккумуляторов, (18-20 ноября, 2019) Физико-химические проблемы возобновляемой энергетики, г. Санкт-Петербург, Россия.

Личный вклад автора заключался в определении целей работы, постановке задач и планировании исследований совместно с научным руководителем. Основные теоретические и экспериментальные работы по ключевым направлениям исследования, подготовка полученных результатов к опубликованию в научных журналах и представление их на конференциях выполнены соискателем лично.

Структурно-химическая характеризация морфологии и состава получаемых материалов и композитных материалов выполнена совместно с сотрудниками междисциплинарного ресурсного центра по направлению «Нанотехнологии», ресурсных центров «Рентгенодифракционные методы исследования» и «Физические методы исследования поверхности». Детальный анализ и обобщение полученных структурно-химических данных выполнены соискателем лично.

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет» (Институт химии, кафедра электрохимии). Работы выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ «Аспиранты» № 20-33-90143.

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Химические источники тока

Обеспечение электрической энергией различных областей, от промышленности до повседневной жизни, является важнейшим аспектом современной цивилизации. Наряду с традиционными (углеводородное топливо) в последние десятилетия наблюдается постепенный рост востребованности альтернативных источников энергии. В их число входят ветроэнергетика и гелиоэнергетика, полагающиеся на ресурсы, доступные повсеместно. Тем не менее, непостоянство доступности солнечной энергии и кинетической энергии воздушных масс требует поиска устройств, способных к высокоэффективным хранению и извлечению электрической энергии.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Волков Алексей Игоревич, 2023 год

Список литературы

[1] Y. Lu, L. Yu, X.W. (David) Lou, Nanostructured Conversion-type Anode Materials for Advanced Lithium-Ion Batteries, Chem. 4 (2018) 972-996. doi:10.1016/j.chempr.2018.01.003.

[2] S.H. Yu, X. Feng, N. Zhang, J. Seok, H.D. Abruna, Understanding Conversion-Type Electrodes for Lithium Rechargeable Batteries, Acc. Chem. Res. 51 (2018) 273-281. doi:10.1021/acs.accounts.7b00487.

[3] C. Tan, X. Cao, X.J. Wu, Q. He, J. Yang, X. Zhang, J. Chen, W. Zhao, S. Han, G.H. Nam, M. Sindoro, H. Zhang, Recent Advances in Ultrathin Two-Dimensional Nanomaterials, Chem. Rev. 117 (2017) 6225-6331. doi:10.1021/acs.chemrev.6b00558.

[4] A. Ambrosi, C.K. Chua, A. Bonanni, M. Pumera, Electrochemistry of graphene and related materials, Chem. Rev. 114 (2014) 7150-7188. doi:10.1021/cr500023c.

[5] T. Stephenson, Z. Li, B. Olsen, D. Mitlin, Lithium ion battery applications of molybdenum disulfide (MoS2) nanocomposites, Energy Environ. Sci. 7 (2014) 209-231. doi:10.1039/c3ee42591f.

[6] J. Wu, F. Ciucci, J.K. Kim, Molybdenum Disulfide Based Nanomaterials for Rechargeable Batteries, Chem. - A Eur. J. 26 (2020) 6296-6319. doi:10.1002/chem.201905524.

[7] J. Huang, Z. Wei, J. Liao, W. Ni, C. Wang, J. Ma, Molybdenum and tungsten chalcogenides for lithium/sodium-ion batteries: Beyond MoS2, J. Energy Chem. 33 (2019) 100-124. doi:10.1016/j.jechem.2018.09.001.

[8] M. Mohan, N.P. Shetti, T.M. Aminabhavi, Recent developments in MoS2-based flexible supercapacitors, Mater. Today Chem. 27 (2023) 101333. doi:10.1016/j.mtchem.2022.101333.

[9] T. Yang, Y. Chen, B. Qu, L. Mei, D. Lei, H. Zhang, Q. Li, T. Wang, Construction of 3D flowerlike MoS2 spheres with nanosheets as anode materials for high-performance lithium ion batteries, Electrochim. Acta. 115 (2014) 165-169. doi:10.1016/j.electacta.2013.10.098.

[10] R. Zhang, Y. Qin, P. Liu, C. Jia, Y. Tang, H. Wang, How does Molybdenum Disulfide Store Charge: A Minireview, ChemSusChem. 13 (2020) 1354-1365. doi:10.1002/cssc.201903320.

[11] K.-J. Huang, L. Wang, Y.-J. Liu, Y.-M. Liu, H.-B. Wang, T. Gan, L.-L. Wang, Layered MoS2-graphene composites for supercapacitor applications with enhanced capacitive performance, Int. J. Hydrogen Energy. 38 (2013) 14027-14034. doi:10.1016/j.ijhydene.2013.08.112.

[12] J. Lei, Z. Jiang, X. Lu, G. Nie, C. Wang, Synthesis of Few-Layer MoS2 Nanosheets-Wrapped Polyaniline Hierarchical Nanostructures for Enhanced Electrochemical Capacitance Performance, Electrochim. Acta. 176 (2015) 149-155. doi:10.1016/j.electacta.2015.07.028.

[13] S. Patil, A. Harle, S. Sathaye, K. Patil, Development of a novel method to grow mono-/few-layered MoS2 films and MoS2-graphene hybrid films for supercapacitor applications,

CrystEngComm. 16 (2014) 10845-10855. doi:10.1039/c4ce01595a.

[14] M. Acerce, D. Voiry, M. Chhowalla, Metallic 1T phase M0S2 nanosheets as supercapacitor electrode materials, Nat. Nanotechnol. 10 (2015) 313-318. doi:10.1038/nnano.2015.40.

[15] A.C. Ferrari, F. Bonaccorso, V. Fal'ko, K.S. Novoselov, S. Roche, P. B0ggild, S. Borini, F.H.L. Koppens, V. Palermo, N. Pugno, J.A. Garrido, R. Sordan, A. Bianco, L. Ballerini, M. Prato, E. Lidorikis, J. Kivioja, C. Marinelli, T. Ryhanen, A. Morpurgo, J.N. Coleman, V. Nicolosi, L. Colombo, A. Fert, M. Garcia-Hernandez, A. Bachtold, G.F. Schneider, F. Guinea, C. Dekker, M. Barbone, Z. Sun, C. Galiotis, A.N. Grigorenko, G. Konstantatos, A. Kis, M. Katsnelson, L. Vandersypen, A. Loiseau, V. Morandi, D. Neumaier, E. Treossi, V. Pellegrini, M. Polini, A. Tredicucci, G.M. Williams, B. Hee Hong, J.H. Ahn, J. Min Kim, H. Zirath, B.J. Van Wees, H. Van Der Zant, L. Occhipinti, A. Di Matteo, I.A. Kinloch, T. Seyller, E. Quesnel, X. Feng, K. Teo, N. Rupesinghe, P. Hakonen, S.R.T. Neil, Q. Tannock, T. Lofwander, J. Kinaret, Science and technology roadmap for graphene, related two-dimensional crystals, and hybrid systems, Nanoscale. 7 (2015) 4598-4810. doi:10.1039/c4nr01600a.

[16] W.S.V. Lee, T. Xiong, X. Wang, J. Xue, Unraveling MoS2 and Transition Metal Dichalcogenides as Functional Zinc-Ion Battery Cathode: A Perspective, Small Methods. 5 (2021) 2000815. doi:10.1002/smtd.202000815.

[17] S.H. Yu, M.J. Zachman, K. Kang, H. Gao, X. Huang, F.J. DiSalvo, J. Park, L.F. Kourkoutis, H.D. Abruna, Atomic-Scale Visualization of Electrochemical Lithiation Processes in Monolayer MoS2 by Cryogenic Electron Microscopy, Adv. Energy Mater. 9 (2019) 1-8. doi:10.1002/aenm.201902773.

[18] L. Zhang, D. Sun, J. Kang, J. Feng, H.A. Bechtel, L.W. Wang, E.J. Cairns, J. Guo, Electrochemical Reaction Mechanism of the MoS2 Electrode in a Lithium-Ion Cell Revealed by in Situ and Operando X-ray Absorption Spectroscopy, Nano Lett. 18 (2018) 1466-1475. doi:10.1021/acs.nanolett.7b05246.

[19] L. Tan, X. Li, Z. Wang, H. Guo, J. Wang, Lightweight Reduced Graphene Oxide@MoS2 Interlayer as Polysulfide Barrier for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries, ACS Appl. Mater. Interfaces. 10 (2018) 3707-3713. doi:10.1021/acsami.7b18645.

[20] H. Lin, L. Yang, X. Jiang, G. Li, T. Zhang, Q. Yao, G.W. Zheng, J.Y. Lee, Electrocatalysis of polysulfide conversion by sulfur-deficient MoS2 nanoflakes for lithium-sulfur batteries, Energy Environ. Sci. 10 (2017) 1476-1486. doi:10.1039/C7EE01047H.

[21] D. Xie, M. Zhang, F. Cheng, H. Fan, S. Xie, P. Liu, J. Tu, Hierarchical MoS2@Polypyrrole core-shell microspheres with enhanced electrochemical performances for lithium storage, Electrochim. Acta. 269 (2018) 632-639. doi:10.1016/j.electacta.2018.03.068.

[22] L. Hu, Y. Ren, H. Yang, Q. Xu, Fabrication of 3D hierarchical MoS2/polyaniline and MoS2/C

architectures for lithium-ion battery applications, ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (2014) 1464414652. doi:10.1021/am503995s.

[23] X. Zhao, Y. Mai, H. Luo, D. Tang, B. Lee, C. Huang, L. Zhang, Nano-MoS2/poly(3,4-ethylenedioxythiophene):Poly(styrenesulfonate) composite prepared by a facial dip-coating process for Li-ion battery anode, Appl. Surf. Sci. 288 (2014) 736-741. doi:10.1016/j.apsusc.2013.10.142.

[24] H. Wang, D. Tran, J. Qian, F. Ding, D. Losic, MoS2/Graphene Composites as Promising Materials for Energy Storage and Conversion Applications, Adv. Mater. Interfaces. 6 (2019) 1900915. doi:10.1002/admi.201900915.

[25] C. Liu, Y. Bai, Y. Zhao, H. Yao, H. Pang, MoS2/graphene composites: Fabrication and electrochemical energy storage, Energy Storage Mater. 33 (2020) 470-502. doi:10.1016/j.ensm.2020.06.020.

[26] C. Zhang, Z. Wang, Z. Guo, X.W. (David) Lou, Synthesis of MoS2-C One-Dimensional Nanostructures with Improved Lithium Storage Properties, ACS Appl. Mater. Interfaces. 4 (2012) 3765-3768. doi:10.1021/am301055z.

[27] S. Zhang, B.V.R. Chowdari, Z. Wen, J. Jin, J. Yang, Constructing Highly Oriented Configuration by Few-Layer MoS2: Toward High-Performance Lithium-Ion Batteries and Hydrogen Evolution Reactions, ACS Nano. 9 (2015) 12464-12472. doi:10.1021/acsnano.5b05891.

[28] N.R. Chodankar, A.K. Nanjundan, D. Losic, D.P. Dubal, J.B. Baek, Graphene and molybdenum disulphide hybrids for energy applications: an update, Mater. Today Adv. 6 (2020). doi:10.1016/j.mtadv.2019.100053.

[29] D. Sun, D. Ye, P. Liu, Y. Tang, J. Guo, L. Wang, H. Wang, MoS2/Graphene Nanosheets from Commercial Bulky MoS2 and Graphite as Anode Materials for High Rate Sodium-Ion Batteries, Adv. Energy Mater. 8 (2018) 1702383. doi:10.1002/aenm.201702383.

[30] G. Wang, J. Zhang, S. Yang, F. Wang, X. Zhuang, K. Müllen, X. Feng, Vertically Aligned MoS2 Nanosheets Patterned on Electrochemically Exfoliated Graphene for High-Performance Lithium and Sodium Storage, Adv. Energy Mater. 8 (2018) 1-8. doi:10.1002/aenm.201702254.

[31] V.O. Koroteev, S.G. Stolyarova, A.A. Kotsun, E. Modin, A.A. Makarova, Y. V. Shubin, P.E. Plyusnin, A. V. Okotrub, L.G. Bulusheva, Nanoscale coupling of MoS2 and graphene via rapid thermal decomposition of ammonium tetrathiomolybdate and graphite oxide for boosting capacity of Li-ion batteries, Carbon N. Y. 173 (2021) 194-204. doi:10.1016/j.carbon.2020.10.097.

[32] C. George, A.J. Morris, M.H. Modarres, M. De Volder, Structural Evolution of Electrochemically Lithiated MoS2 Nanosheets and the Role of Carbon Additive in Li-Ion Batteries, Chem. Mater. 28 (2016) 7304-7310. doi:10.1021/acs.chemmater.6b02607.

[33] S.K. Srivastava, B. Kartick, S. Choudhury, M. Stamm, Thermally fabricated MoS2-graphene

hybrids as high performance anode in lithium ion battery, Mater. Chem. Phys. 183 (2016) 383— 391. doi:10.1016/j.matchemphys.2016.08.042.

[34] K. Chang, W. Chen, L-Cysteine-assisted synthesis of layered MoS2/graphene composites with excellent electrochemical performances for lithium ion batteries, ACS Nano. 5 (2011) 4720-4728. doi:10.1021/nn200659w.

[35] B. Dunn, H. Kamath, J.-M. Tarascon, Electrical Energy Storage for the Grid: A Battery of Choices, Science (80-. ). 334 (2011) 928-935. doi:10.1126/science.1212741.

[36] D. Larcher, J.M. Tarascon, Towards greener and more sustainable batteries for electrical energy storage, Nat. Chem. 7 (2015) 19-29. doi:10.1038/nchem.2085.

[37] M. El Haj Assad, A. Khosravi, M. Malekan, M.A. Rosen, M.A. Nazari, Energy storage, in: Des. Perform. Optim. Renew. Energy Syst., Elsevier, 2021: pp. 205-219. doi:10.1016/B978-0-12-821602-6.00016-X.

[38] H. Qiao, Q. Wei, Functional nanofibers in lithium-ion batteries, in: Funct. Nanofibers Their Appl., Elsevier, 2012: pp. 197-208. doi:10.1533/9780857095640.2.197.

[39] M. Armand, J.M. Tarascon, Building better batteries, Nature. 451 (2008) 652-657. doi:10.1038/451652a.

[40] D. Puthusseri, M. Wahid, S. Ogale, Conversion-type Anode Materials for Alkali-Ion Batteries: State of the Art and Possible Research Directions, ACS Omega. 3 (2018) 4591-4601. doi:10.1021/acsomega.8b00188.

[41] P. Poizot, S. Laruelle, S. Grugeon, L. Dupont, J.-M. Tarascon, Nano-sized transition-metal oxides as negative-electrode materials for lithium-ion batteries, Nature. 407 (2000) 496-499. doi:10.1038/35035045.

[42] J.W. Fergus, Recent developments in cathode materials for lithium ion batteries, J. Power Sources. 195 (2010) 939-954. doi:10.1016/j.jpowsour.2009.08.089.

[43] J.B. Goodenough, Y. Kim, Challenges for rechargeable Li batteries, Chem. Mater. 22 (2010) 587603. doi:10.1021/cm901452z.

[44] Z. Li, D. Zhang, F. Yang, Developments of lithium-ion batteries and challenges of LiFePO4 as one promising cathode material, J. Mater. Sci. 44 (2009) 2435-2443. doi:10.1007/s10853-009-3316-z.

[45] K. Zhu, C. Wang, Z. Chi, F. Ke, Y. Yang, A. Wang, W. Wang, L. Miao, How Far Away Are Lithium-Sulfur Batteries From Commercialization?, Front. Energy Res. 7 (2019). doi:10.3389/fenrg.2019.00123.

[46] Y. V. Mikhaylik, JR. Akridge, Polysulfide Shuttle Study in the Li/S Battery System, J. Electrochem. Soc. 151 (2004) A1969. doi:10.1149/1.1806394.

[47] T. Yim, M.-S. Park, J.-S. Yu, K.J. Kim, K.Y. Im, J.-H. Kim, G. Jeong, Y.N. Jo, S.-G. Woo, K.S.

Kang, I. Lee, Y.-J. Kim, Effect of chemical reactivity of polysulfide toward carbonate-based electrolyte on the electrochemical performance of Li-S batteries, Electrochim. Acta. 107 (2013) 454-460. doi:10.1016/j.electacta.2013.06.039.

[48] Y. Huang, L. Lin, C. Zhang, L. Liu, Y. Li, Z. Qiao, J. Lin, Q. Wei, L. Wang, Q. Xie, D. Peng, Recent Advances and Strategies toward Polysulfides Shuttle Inhibition for High-Performance LiS Batteries, Adv. Sci. 9 (2022) 2106004. doi:10.1002/advs.202106004.

[49] D. Aurbach, E. Pollak, R. Elazari, G. Salitra, C.S. Kelley, J. Affinito, On the Surface Chemical Aspects of Very High Energy Density, Rechargeable Li-Sulfur Batteries, J. Electrochem. Soc. 156 (2009) A694. doi:10.1149/1.3148721.

[50] X. Liang, Z. Wen, Y. Liu, M. Wu, J. Jin, H. Zhang, X. Wu, Improved cycling performances of lithium sulfur batteries with LiNO3-modified electrolyte, J. Power Sources. 196 (2011) 98399843. doi: 10.1016/j .jpowsour.2011.08.027.

[51] J. Zhao, A.F. Burke, Review on supercapacitors: Technologies and performance evaluation, J. Energy Chem. 59 (2021) 276-291. doi:10.1016/j.jechem.2020.11.013.

[52] M. Salanne, B. Rotenberg, K. Naoi, K. Kaneko, PL. Taberna, C.P. Grey, B. Dunn, P. Simon, Efficient storage mechanisms for building better supercapacitors, Nat. Energy. 1 (2016) 1-10. doi:10.1038/nenergy.2016.70.

[53] H. Cheng, J.G. Shapter, Y. Li, G. Gao, Recent progress of advanced anode materials of lithiumion batteries, J. Energy Chem. 57 (2021) 451-468. doi:10.1016/j.jechem.2020.08.056.

[54] A. Yamada, S.C. Chung, K. Hinokuma, Optimized LiFePO4 for Lithium Battery Cathodes, J. Electrochem. Soc. 148 (2001) A224. doi:10.1149/1.1348257.

[55] Y.J. Kim, J. Cho, T.-J. Kim, B. Park, Suppression of Cobalt Dissolution from the LiCoO2 Cathodes with Various Metal-Oxide Coatings, J. Electrochem. Soc. 150 (2003) A1723. doi:10.1149/1.1627347.

[56] MM. Thackeray, K. Amine, Li4Ti5O12 spinel anodes, Nat. Energy. 6 (2021) 683-683. doi:10.1038/s41560-021 -00829-2.

[57] S. Goriparti, E. Miele, F. De Angelis, E. Di Fabrizio, R. Proietti Zaccaria, C. Capiglia, Review on recent progress of nanostructured anode materials for Li-ion batteries, J. Power Sources. 257 (2014) 421-443. doi:10.1016/j.jpowsour.2013.11.103.

[58] A. Kraytsberg, Y. Ein-Eli, A critical review-promises and barriers of conversion electrodes for Li-ion batteries, J. Solid State Electrochem. 21 (2017) 1907-1923. doi:10.1007/s10008-017-3580-9.

[59] C. Tan, H. Zhang, Two-dimensional transition metal dichalcogenide nanosheet-based composites, Chem. Soc. Rev. 44 (2015) 2713-2731. doi:10.1039/c4cs00182f.

[60] K.D. Rasamani, F. Alimohammadi, Y. Sun, Interlayer-expanded MoS2, Mater. Today. 20 (2017) 83-91. doi:10.1016/j.mattod.2016.10.004.

[61] K. Yao, Z. Xu, J. Huang, M. Ma, L. Fu, X. Shen, J. Li, M. Fu, Bundled Defect-Rich M0S2 for a High-Rate and Long-Life Sodium-Ion Battery: Achieving 3D Diffusion of Sodium Ion by Vacancies to Improve Kinetics, Small. 15 (2019) 1-7. doi:10.1002/smll.201805405.

[62] Y. Dou, L. Zhang, X. Xu, Z. Sun, T. Liao, S.X. Dou, Atomically thin non-layered nanomaterials for energy storage and conversion, Chem. Soc. Rev. 46 (2017) 7338-7373. doi:10.1039/C7CS00418D.

[63] Y. Ma, H. Chang, M. Zhang, Y. Chen, Graphene-based materials for lithium-ion hybrid supercapacitors, Adv. Mater. 27 (2015) 5296-5308. doi:10.1002/adma.201501622.

[64] K. Leng, F. Zhang, L. Zhang, T. Zhang, Y. Wu, Y. Lu, Y. Huang, Y. Chen, Graphene-based Li-ion hybrid supercapacitors with ultrahigh performance, Nano Res. 6 (2013) 581-592. doi:10.1007/s 12274-013 -0334-6.

[65] X. Cao, C. Tan, X. Zhang, W. Zhao, H. Zhang, Solution-Processed Two-Dimensional Metal Dichalcogenide-Based Nanomaterials for Energy Storage and Conversion, Adv. Mater. 28 (2016) 6167-6196. doi:10.1002/adma.201504833.

[66] K. Chang, W. Chen, In situ synthesis of MoS2/graphene nanosheet composites with extraordinarily high electrochemical performance for lithium ion batteries, Chem. Commun. 47 (2011) 4252-4254. doi:10.1039/c1cc10631g.

[67] C.I. Awuzie, Conducting Polymers, Mater. Today Proc. 4 (2017) 5721-5726. doi:10.1016/j.matpr.2017.06.036.

[68] В.В. Малев, В.В. Кондратьев, А.М. Тимонов, Полимер-модифицированные электроды, 1st ed., Нестор-История, Санкт-Петербург, 2012.

[69] Y. Huang, J.B. Goodenough, High-Rate LiFePO Lithium Rechargeable Battery Promoted by Electrochemically Active Polymers High-Rate LiFePO4 Lithium Rechargeable Battery Promoted by Electrochemically Active Polymers, Chem. Mater. 20 (2008) 7237-7241. doi:10.1021/cm8012304.

[70] G. Inzelt, Rise and rise of conducting polymers, J. Solid State Electrochem. 15 (2011) 1711-1718. doi:10.1007/s10008-011-1338-3.

[71] D.V. Anishchenko, O.V. Levin, V.V. Malev, Quasi-equilibrium voltammetric curves of polaron-conducting polymer films, Electrochim. Acta. 188 (2016) 480-489. doi:10.1016/j.electacta.2015.11.044.

[72] S. Capaccioli, M. Lucchesi, D. Prevosto, P. A. Rolla, Inter-chain and intra-chain hopping transport in conducting polymers, Phys. Status Solidi. 1 (2004) 148-151. doi:10.1002/pssc.200303611.

[73] H. Shirakawa, E.J. Louis, A.G. MacDiarmid, C.K. Chiang, A.J. Heeger, Synthesis of electrically conducting organic polymers: halogen derivatives of polyacetylene, (CH)x, J. Chem. Soc. Chem. Commun. (1977) 578. doi:10.1039/c39770000578.

[74] C.K. Chiang, C R. Fincher, Y.W. Park, A.J. Heeger, H. Shirakawa, E.J. Louis, S C. Gau, A G. MacDiarmid, Electrical Conductivity in Doped Polyacetylene, Phys. Rev. Lett. 39 (1977) 10981101. doi:10.1103/PhysRevLett.39.1098.

[75] W.-S. Huang, B.D. Humphrey, A.G. MacDiarmid, Polyaniline, a novel conducting polymer. Morphology and chemistry of its oxidation and reduction in aqueous electrolytes, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1 Phys. Chem. Condens. Phases. 82 (1986) 2385. doi:10.1039/f19868202385.

[76] F. Louwet, L. Groenendaal, J. Dhaen, J. Manca, J. Van Luppen, E. Verdonck, L. Leenders, PEDOT/PSS: synthesis, characterization, properties and applications, Synth. Met. 135-136 (2003) 115-117. doi: 10.1016/S0379-6779(02)00518-0.

[77] K. Sun, S. Zhang, P. Li, Y. Xia, X. Zhang, D. Du, F.H. Isikgor, J. Ouyang, Review on application of PEDOTs and PEDOT:PSS in energy conversion and storage devices, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 26 (2015) 4438-4462. doi:10.1007/s10854-015-2895-5.

[78] X. Crispin, F.L.E. Jakobsson, A. Crispin, P.C.M. Grim, P. Andersson, A. Volodin, C. Van Haesendonck, M. Van Der Auweraer, W.R. Salaneck, M. Berggren, The origin of the high conductivity of poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) plastic electrodes, Chem. Mater. 18 (2006) 4354-4360. doi:10.1021/cm061032+.

[79] H. Shi, C. Liu, Q. Jiang, J. Xu, Effective Approaches to Improve the Electrical Conductivity of PEDOT:PSS: A Review, Adv. Electron. Mater. 1 (2015) 1-16. doi:10.1002/aelm.201500017.

[80] F. Wu, J. Liu, L. Li, X. Zhang, R. Luo, Y. Ye, R. Chen, Surface Modification of Li-rich Cathode Materials for Lithium-ion Batteries with PEDOT:PSS Conducting Polymer, ACS Appl. Mater. Interfaces. (2016) acsami.6b07431. doi:10.1021/acsami.6b07431.

[81] D. Lepage, C. Michot, G. Liang, M. Gauthier, S.B. Schougaard, A Soft Chemistry Approach to Coating of LiFePO4 with a Conducting Polymer, Angew. Chemie Int. Ed. 50 (2011) 6884-6887. doi:10.1002/anie.201101661.

[82] A. Kausar, Overview on conducting polymer in energy storage and energy conversion system, J. Macromol. Sci. Part A. 54 (2017) 640-653. doi:10.1080/10601325.2017.1317210.

[83] V.A. Nguyen, C. Kuss, Review—Conducting Polymer-Based Binders for Lithium-Ion Batteries and Beyond, J. Electrochem. Soc. 167 (2020) 065501. doi:10.1149/1945-7111/ab856b.

[84] S.N. Eliseeva, M.A. Kamenskii, E.G. Tolstopyatova, V. V. Kondratiev, Effect of Combined Conductive Polymer Binder on the Electrochemical Performance of Electrode Materials for Lithium-Ion Batteries, Energies. 13 (2020) 2163. doi:10.3390/en13092163.

[85] PR. Das, L. Komsiyska, O. Osters, G. Wittstock, PEDOT:PSS as a Functional Binder for Cathodes in Lithium Ion Batteries, J. Electrochem. Soc. 162 (2015) A674-A678. doi:10.1149/2.0581504jes.

[86] J. Li, R.B. Lewis, J.R. Dahn, Sodium Carboxymethyl Cellulose, Electrochem. Solid-State Lett.

10 (2007) A17. doi:10.1149/1.2398725.

[87] Z. Wang, N. Dupré, A.-C. Gaillot, B. Lestriez, J.-F. Martin, L. Daniel, S. Patoux, D. Guyomard, CMC as a binder in LiNi0.4Mn1.6O4 5 V cathodes and their electrochemical performance for Li-ion batteries, Electrochim. Acta. 62 (2012) 77-83. doi:10.1016/j.electacta.2011.11.094.

[88] H. Raj, A. Sil, PEDOT:PSS coating on pristine and carbon coated LiFePO4 by one-step process: the study of electrochemical performance, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 30 (2019) 13604-13616. doi:10.1007/s10854-019-01730-1.

[89] S.N. Eliseeva, O.V. Levin, E.G. Tolstopjatova, E.V. Alekseeva, R.V. Apraksin, V.V. Kondratiev, New functional conducting poly-3,4-ethylenedioxythiopene:polystyrene sulfonate/carboxymethylcellulose binder for improvement of capacity of LiFePO4-based cathode materials, Mater. Lett. 161 (2015) 117-119. doi:10.1016/j.matlet.2015.08.078.

[90] R.V. V. Apraksin, S.N.N. Eliseeva, E G G. Tolstopjatova, A.M.M. Rumyantsev, V.V. V. Zhdanov, V.V. V. Kondratiev, High-rate performance of LiFe0.4Mn0.6PO4 cathode materials with poly(3,4-ethylenedioxythiopene):poly(styrene sulfonate)/carboxymethylcellulose, Mater. Lett. 176 (2016) 248-252. doi:10.1016/j.matlet.2016.04.106.

[91] K.A. Vorobeva, S.N. Eliseeva, R. V. Apraksin, M.A. Kamenskii, E.G. Tolstopjatova, V. V. Kondratiev, Improved electrochemical properties of cathode material LiMmO4 with conducting polymer binder, J. Alloys Compd. 766 (2018) 33-44. doi:10.1016/j.jallcom.2018.06.324.

[92] S.N. Eliseeva, E. V. Shkreba, M.A. Kamenskii, E.G. Tolstopjatova, R. Holze, V. V. Kondratiev, Effects of conductive binder on the electrochemical performance of lithium titanate anodes, Solid State Ionics. 333 (2019) 18-29. doi:10.1016/j.ssi.2019.01.011.

[93] J. Jeong, B.G. Choi, S C. Lee, K G. Lee, S. Chang, Y. Han, Y.B. Lee, H.U. Lee, S. Kwon, G. Lee, C. Lee, Y.S. Huh, Hierarchical Hollow Spheres of Fe2O3@Polyaniline for Lithium Ion Battery Anodes, Adv. Mater. 25 (2013) 6250-6255. doi:10.1002/adma.201302710.

[94] B. Wang, Y. Li, L. Han, K. Liu, B. Hao, X. Wu, Soft-templated synthesis of core-shell heterostructured Ni3S2@polypyrrole nanotube aerogels as anode materials for high-performance lithium ion batteries, New J. Chem. 45 (2021) 13127-13136. doi:10.1039/D1NJ01841H.

[95] H. Qi, J. Huang, L. Tang, M. Ma, W. Deng, C. Zhang, Confined pulverization promoting durable pseudocapacitance for FeOOH@PEDOT anode in Li-ion battery, J. Electroanal. Chem. 882 (2021) 115005. doi:10.1016/j.jelechem.2021.115005.

[96] X. Wang, Y. Zhang, Y. Shi, X. Zeng, R. Tang, L. Wei, Conducting polyaniline/poly(acrylic acid)/phytic acid multifunctional binders for Si anodes in lithium ion batteries, Ionics (Kiel). 25 (2019) 5323-5331. doi:10.1007/s11581-019-03122-1.

[97] Y. Wang, H. Xu, X. Chen, H. Jin, J. Wang, Novel constructive self-healing binder for silicon anodes with high mass loading in lithium-ion batteries, Energy Storage Mater. 38 (2021) 121-

129. doi:10.1016/j.ensm.2021.03.003.

[98] R. Na, K. Minnici, G. Zhang, N. Lu, M.A. González, G. Wang, E. Reichmanis, Electrically Conductive Shell-Protective Layer Capping on the Silicon Surface as the Anode Material for High-Performance Lithium-Ion Batteries, ACS Appl. Mater. Interfaces. 11 (2019) 40034-40042. doi:10.1021/acsami.9b13941.

[99] J. Kim, M.-S. Kim, Y. Lee, S.-Y. Kim, Y.-E. Sung, S.H. Ko, Hierarchically Structured Conductive Polymer Binders with Silver Nanowires for High-Performance Silicon Anodes in Lithium-Ion Batteries, ACS Appl. Mater. Interfaces. 14 (2022) 17340-17347. doi:10.1021/acsami.2c00844.

[100] A. Manthiram, Y. Fu, S.H. Chung, C. Zu, Y.S. Su, Rechargeable lithium-sulfur batteries, Chem. Rev. 114 (2014) 11751-11787. doi:10.1021/cr500062v.

[101] R. Steudel, B. Eckert, Solid Sulfur Allotropes, in: R. Steudel (Ed.), Elem. Sulfur Sulfur-Rich Compd. I, 1st ed., Springer Berlin, Heidelberg, 2012: pp. 1-80. doi:10.1007/b12110.

[102] C. Dahl, A. Prange, R. Steudel, Metabolism of Natural Polymeric Sulfur Compounds, in: S. Matsumura, A. Steinbüchel (Eds.), Biopolym. Online, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005. doi:10.1002/3527600035.bpol9002.

[103] [1] N.N. Greenwood, A. Earnshaw, eds., Chemistry of the Elements, 2nd ed., ButterworthHeinemann, 1997. doi:10.1016/C2009-0-30414-6.

[104] P.G. Bruce, S.A. Freunberger, L.J. Hardwick, J.-M. Tarascon, Li-O2 and Li-S batteries with high energy storage, Nat. Mater. 11 (2012) 19-29. doi:10.1038/nmat3191.

[105] J. Gao, M.A. Lowe, Y. Kiya, H.D. Abruña, Effects of Liquid Electrolytes on the ChargeDischarge Performance of Rechargeable Lithium/Sulfur Batteries: Electrochemical and in-Situ X-ray Absorption Spectroscopic Studies, J. Phys. Chem. C. 115 (2011) 25132-25137. doi:10.1021/jp207714c.

[106] X. Li, M. Banis, A. Lushington, X. Yang, Q. Sun, Y. Zhao, C. Liu, Q. Li, B. Wang, W. Xiao, C. Wang, M. Li, J. Liang, R. Li, Y. Hu, L. Goncharova, H. Zhang, T.-K. Sham, X. Sun, A high-energy sulfur cathode in carbonate electrolyte by eliminating polysulfides via solid-phase lithium-sulfur transformation, Nat. Commun. 9 (2018) 4509. doi:10.1038/s41467-018-06877-9.

[107] S.S. Zhang, Sulfurized Carbon: A Class of Cathode Materials for High Performance Lithium/Sulfur Batteries, Front. Energy Res. 1 (2013). doi:10.3389/fenrg.2013.00010.

[108] C. Barchasz, J.-C. Leprêtre, S. Patoux, F. Alloin, Electrochemical properties of ether-based electrolytes for lithium/sulfur rechargeable batteries, Electrochim. Acta. 89 (2013) 737-743. doi:10.1016/j.electacta.2012.11.001.

[109] M. Vijayakumar, N. Govind, E. Walter, S.D. Burton, A. Shukla, A. Devaraj, J. Xiao, J. Liu, C. Wang, A. Karim, S. Thevuthasan, Molecular structure and stability of dissolved lithium polysulfide species, Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (2014) 10923-10932.

doi:10.1039/C4CP00889H.

[110] J. Chen, K.S. Han, W.A. Henderson, K.C. Lau, M. Vijayakumar, T. Dzwiniel, H. Pan, L A. Curtiss, J. Xiao, K.T. Mueller, Y. Shao, J. Liu, Restricting the Solubility of Polysulfides in Li-S Batteries Via Electrolyte Salt Selection, Adv. Energy Mater. 6 (2016) 1600160. doi:10.1002/aenm.201600160.

[111] L. Suo, Y.-S. Hu, H. Li, M. Armand, L. Chen, A new class of Solvent-in-Salt electrolyte for high-energy rechargeable metallic lithium batteries, Nat. Commun. 4 (2013) 1481. doi:10.1038/ncomms2513.

[112] S. Ng, M.Y.L. Lau, W. Ong, Lithium-Sulfur Battery Cathode Design: Tailoring Metal-Based Nanostructures for Robust Polysulfide Adsorption and Catalytic Conversion, Adv. Mater. 33 (2021) 2008654. doi:10.1002/adma.202008654.

[113] A. Eftekhari, D.-W. Kim, Cathode materials for lithium-sulfur batteries: a practical perspective, J. Mater. Chem. A. 5 (2017) 17734-17776. doi:10.1039/C7TA00799J.

[114] J. Shim, K.A. Striebel, E.J. Cairns, The Lithium/Sulfur Rechargeable Cell, J. Electrochem. Soc. 149 (2002) A1321. doi:10.1149/1.1503076.

[115] S. Wei, L. Ma, K.E. Hendrickson, Z. Tu, L A. Archer, Metal-Sulfur Battery Cathodes Based on PAN-Sulfur Composites, J. Am. Chem. Soc. 137 (2015) 12143-12152. doi:10.1021/jacs.5b08113.

[116] X. Zhao, J.-K. Kim, H.-J. Ahn, K.-K. Cho, J.-H. Ahn, A ternary sulfur/polyaniline/carbon composite as cathode material for lithium sulfur batteries, Electrochim. Acta. 109 (2013) 145152. doi:10.1016/j.electacta.2013.07.067.

[117] K. Liu, H. Zhao, D. Ye, J. Zhang, Recent progress in organic Polymers-Composited sulfur materials as cathodes for Lithium-Sulfur battery, Chem. Eng. J. 417 (2021) 129309. doi:10.1016/j.cej.2021.129309.

[118] J. Lee, W. Choi, Surface Modification of Sulfur Cathodes with PEDOT:PSS Conducting Polymer in Lithium-Sulfur Batteries, J. Electrochem. Soc. 162 (2015) A935-A939. doi:10.1149/2.0651506jes.

[119] Y. Fu, A. Manthiram, Enhanced Cyclability of Lithium-Sulfur Batteries by a Polymer Acid-Doped Polypyrrole Mixed Ionic-Electronic Conductor, Chem. Mater. 24 (2012) 3081-3087. doi:10.1021/cm301661y.

[120] B. Zhang, X. Qin, G.R. Li, X.P. Gao, Enhancement of long stability of sulfur cathode by encapsulating sulfur into micropores of carbon spheres, Energy Environ. Sci. 3 (2010) 1531. doi:10.1039/c002639e.

[121] X. Li, Y. Cao, W. Qi, L. V. Saraf, J. Xiao, Z. Nie, J. Mietek, J.-G. Zhang, B. Schwenzer, J. Liu, Optimization of mesoporous carbon structures for lithium-sulfur battery applications, J. Mater.

Chem. 21 (2011) 16603. doi:10.1039/c1jm12979a.

[122] Y.-S. Su, Y. Fu, A. Manthiram, Self-weaving sulfur-carbon composite cathodes for high rate lithium-sulfur batteries, Phys. Chem. Chem. Phys. 14 (2012) 14495. doi:10.1039/c2cp42796f.

[123] M. Yu, R. Li, M. Wu, G. Shi, Graphene materials for lithium-sulfur batteries, Energy Storage Mater. 1 (2015) 51-73. doi:10.1016/j.ensm.2015.08.004.

[124] Z. Peng, W. Fang, H. Zhao, J. Fang, H. Cheng, T.N.L. Doan, J. Xu, P. Chen, Graphene-based ultrathin microporous carbon with smaller sulfur molecules for excellent rate performance of lithium-sulfur cathode, J. Power Sources. 282 (2015) 70-78. doi:10.1016/j.jpowsour.2015.01.180.

[125] T. Lin, Y. Tang, Y. Wang, H. Bi, Z. Liu, F. Huang, X. Xie, M. Jiang, Scotch-tape-like exfoliation of graphite assisted with elemental sulfur and graphene-sulfur composites for high-performance lithium-sulfur batteries, Energy Environ. Sci. 6 (2013) 1283. doi:10.1039/c3ee24324a.

[126] J. Xu, J. Shui, J. Wang, M. Wang, H.-K. Liu, S.X. Dou, I.-Y. Jeon, J.-M. Seo, J.-B. Baek, L. Dai, Sulfur-Graphene Nanostructured Cathodes via Ball-Milling for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries, ACS Nano. 8 (2014) 10920-10930. doi:10.1021/nn5047585.

[127] L.-C. Yin, J. Liang, G.-M. Zhou, F. Li, R. Saito, H.-M. Cheng, Understanding the interactions between lithium polysulfides and N-doped graphene using density functional theory calculations, Nano Energy. 25 (2016) 203-210. doi:10.1016/j.nanoen.2016.04.053.

[128] L. Li, G. Zhou, L. Yin, N. Koratkar, F. Li, H.-M. Cheng, Stabilizing sulfur cathodes using nitrogen-doped graphene as a chemical immobilizer for Li S batteries, Carbon N. Y. 108 (2016) 120-126. doi:10.1016/j.carbon.2016.07.008.

[129] J.-J. Chen, R.-M. Yuan, J.-M. Feng, Q. Zhang, J.-X. Huang, G. Fu, M.-S. Zheng, B. Ren, Q.-F. Dong, Conductive Lewis Base Matrix to Recover the Missing Link of Li2S8 during the Sulfur Redox Cycle in Li-S Battery, Chem. Mater. 27 (2015) 2048-2055. doi:10.1021/cm5044667.

[130] Y. Qiu, W. Li, W. Zhao, G. Li, Y. Hou, M. Liu, L. Zhou, F. Ye, H. Li, Z. Wei, S. Yang, W. Duan, Y. Ye, J. Guo, Y. Zhang, High-Rate, Ultralong Cycle-Life Lithium/Sulfur Batteries Enabled by Nitrogen-Doped Graphene, Nano Lett. 14 (2014) 4821-4827. doi:10.1021/nl5020475.

[131] Z. Du, X. Chen, W. Hu, C. Chuang, S. Xie, A. Hu, W. Yan, X. Kong, X. Wu, H. Ji, L.-J. Wan, Cobalt in Nitrogen-Doped Graphene as Single-Atom Catalyst for High-Sulfur Content Lithium-Sulfur Batteries, J. Am. Chem. Soc. 141 (2019) 3977-3985. doi:10.1021/jacs.8b12973.

[132] X. Tao, J. Wang, C. Liu, H. Wang, H. Yao, G. Zheng, Z.W. Seh, Q. Cai, W. Li, G. Zhou, C. Zu, Y. Cui, Balancing surface adsorption and diffusion of lithium-polysulfides on nonconductive oxides for lithium-sulfur battery design, Nat. Commun. 7 (2016) 11203. doi:10.1038/ncomms11203.

[133] L. Zhang, D. Liu, Z. Muhammad, F. Wan, W. Xie, Y. Wang, L. Song, Z. Niu, J. Chen, Single Nickel Atoms on Nitrogen-Doped Graphene Enabling Enhanced Kinetics of Lithium-Sulfur

Batteries, Adv. Mater. 31 (2019) 1903955. doi:10.1002/adma.201903955.

[134] E. Cha, M. Patel, S. Bhoyate, V. Prasad, W. Choi, Nanoengineering to achieve high efficiency practical lithium-sulfur batteries, Nanoscale Horizons. 5 (2020) 808-831. doi:10.1039/C9NH00730J.

[135] C. Cui, Y. Zhao, Z. Wang, Y. Liu, C. Wu, K. Zhang, J. Wei, S-sphere/C/MoS2 composite for highperformance Lithium-Sulfur batteries, Ceram. Int. 48 (2022) 27672-27680. doi:10.1016/j.ceramint.2022.06.065.

[136] C. Tian, J. Wu, Z. Ma, B. Li, X. Zhang, X. Zu, X. Xiang, S. Li, A melt-diffusion strategy for tunable sulfur loading on CC@MoS2 for lithium-sulfur batteries, Energy Reports. 6 (2020) 172180. doi:10.1016/j.egyr.2020.06.007.

[137] A. González, E. Goikolea, J.A. Barrena, R. Mysyk, Review on supercapacitors: Technologies and materials, Renew. Sustain. Energy Rev. 58 (2016) 1189-1206. doi:10.1016/j.rser.2015.12.249.

[138] X. Song, X. Ma, Y. Li, L. Ding, R. Jiang, Tea waste derived microporous active carbon with enhanced double-layer supercapacitor behaviors, Appl. Surf. Sci. 487 (2019) 189-197. doi:10.1016/j.apsusc.2019.04.277.

[139] W. Sun, Y. Xiao, Q. Ren, F. Yang, Soybean-waste-derived activated porous carbons for electrochemical-double-layer supercapacitors: Effects of processing parameters, J. Energy Storage. 27 (2020) 101070. doi:10.1016/j.est.2019.101070.

[140] Y. Wang, Z. Shi, Y. Huang, Y. Ma, C. Wang, M. Chen, Y. Chen, Supercapacitor devices based on graphene materials, J. Phys. Chem. C. 113 (2009) 13103-13107. doi:10.1021/jp902214f.

[141] C.D. Lokhande, D.P. Dubal, O.S. Joo, Metal oxide thin film based supercapacitors, Curr. Appl. Phys. 11 (2011) 255-270. doi:10.1016/j.cap.2010.12.001.

[142] Poonam, K. Sharma, A. Arora, S.K. Tripathi, Review of supercapacitors: Materials and devices, J. Energy Storage. 21 (2019) 801-825. doi:10.1016/j.est.2019.01.010.

[143] R. Chen, M. Yu, R.P. Sahu, I.K. Puri, I. Zhitomirsky, The Development of Pseudocapacitor Electrodes and Devices with High Active Mass Loading, Adv. Energy Mater. 10 (2020) 1903848. doi:10.1002/aenm.201903848.

[144] M. Zhi, C. Xiang, J. Li, M. Li, N. Wu, Nanostructured carbon-metal oxide composite electrodes for supercapacitors: a review, Nanoscale. 5 (2013) 72-88. doi:10.1039/C2NR32040A.

[145] L. Fu, Q. Qu, R. Holze, V. V. Kondratiev, Y. Wu, Composites of metal oxides and intrinsically conducting polymers as supercapacitor electrode materials: the best of both worlds?, J. Mater. Chem. A. 7 (2019) 14937-14970. doi:10.1039/c8ta10587a.

[146] M. Ali, A.M. Afzal, M.W. Iqbal, S. Mumtaz, M. Imran, F. Ashraf, A. Ur Rehman, F. Muhammad, 2D-TMDs based electrode material for supercapacitor applications, Int. J. Energy Res. 46 (2022) 22336-22364. doi:10.1002/er.8698.

[147] S. Tanwar, A. Arya, A. Gaur, A.L. Sharma, Transition metal dichalcogenide (TMDs) electrodes for supercapacitors: a comprehensive review, J. Phys. Condens. Matter. 33 (2021) 303002. doi:10.1088/1361-648X/abfb3c.

[148] A. Winchester, S. Ghosh, S. Feng, A.L. Elias, T. Mallouk, M. Terrones, S. Talapatra, Electrochemical characterization of liquid phase exfoliated two-dimensional layers of molybdenum disulfide, ACS Appl. Mater. Interfaces. 6 (2014) 2125-2130. doi:10.1021/am4051316.

[149] M.A. Bissett, I.A. Kinloch, R.A.W. Dryfe, Characterization of MoS2-Graphene Composites for High-Performance Coin Cell Supercapacitors, ACS Appl. Mater. Interfaces. 7 (2015) 1738817398. doi:10.1021/acsami.5b04672.

[150] B.D. Falola, T. Wiltowski, I.I. Suni, Electrodeposition of MoS2 for Charge Storage in Electrochemical Supercapacitors , J. Electrochem. Soc. 163 (2016) D568-D574. doi:10.1149/2.0011610jes.

[151] R. Ramya, R. Sivasubramanian, M. V. Sangaranarayanan, Conducting polymers-based electrochemical supercapacitors - Progress and prospects, Electrochim. Acta. 101 (2013) 109129. doi:10.1016/j.electacta.2012.09.116.

[152] G. Inzelt, Conducting Polymers, Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2008. doi:10.1007/978-3-540-75930-0.

[153] M. Mastragostino, C. Arbizzani, F. Soavi, Polymer-based supercapacitors, J. Power Sources. 9798 (2001) 812-815. doi:10.1016/S0378-7753(01)00613-9.

[154] M. Mastragostino, Conducting polymers as electrode materials in supercapacitors, Solid State Ionics. 148 (2002) 493-498. doi:10.1016/S0167-2738(02)00093-0.

[155] G.A. Snook, P. Kao, A.S. Best, Conducting-polymer-based supercapacitor devices and electrodes, J. Power Sources. 196 (2011) 1-12. doi:10.1016/j.jpowsour.2010.06.084.

[156] S. Fleischmann, J.B. Mitchell, R. Wang, C. Zhan, D. Jiang, V. Presser, V. Augustyn, Pseudocapacitance: From Fundamental Understanding to High Power Energy Storage Materials, Chem. Rev. 120 (2020) 6738-6782. doi:10.1021/acs.chemrev.0c00170.

[157] Z. Wang, M. Zhu, Z. Pei, Q. Xue, H. Li, Y. Huang, C. Zhi, Polymers for supercapacitors: Boosting the development of the flexible and wearable energy storage, Mater. Sci. Eng. R Reports. 139 (2020) 100520. doi:10.1016/j.mser.2019.100520.

[158] M.E. Abdelhamid, A.P. O'Mullane, G.A. Snook, Storing energy in plastics: a review on conducting polymers & their role in electrochemical energy storage, RSC Adv. 5 (2015) 1161111626. doi:10.1039/C4RA15947K.

[159] C D. Quilty, L.M. Housel, D C. Bock, M R. Dunkin, L. Wang, D.M. Lutz, A. Abraham, A.M. Bruck, E.S. Takeuchi, K.J. Takeuchi, A.C. Marschilok, Ex Situ and Operando XRD and XAS

Analysis of MoS2: A Lithiation Study of Bulk and Nanosheet Materials, ACS Appl. Energy Mater. 2 (2019) 7635-7646. doi:10.1021/acsaem.9b01538.

[160] S. Li, H. Tang, P. Ge, F. Jiang, J. Zhou, C. Zhang, H. Hou, W. Sun, X. Ji, Electrochemical Investigation of Natural Ore Molybdenite (MoS2) as a First-Hand Anode for Lithium Storages, ACS Appl. Mater. Interfaces. 10 (2018) 6378-6389. doi:10.1021/acsami.7b18571.

[161] J.N. Coleman, M. Lotya, A. O'Neill, S.D. Bergin, P.J. King, U. Khan, K. Young, A. Gaucher, S. De, R.J. Smith, I. V. Shvets, S.K. Arora, G. Stanton, H.Y. Kim, K. Lee, G.T. Kim, G.S. Duesberg, T. Hallam, J.J. Boland, J.J. Wang, J.F. Donegan, J.C. Grunlan, G. Moriarty, A. Shmeliov, R.J. Nicholls, J.M. Perkins, E M. Grieveson, K. Theuwissen, D.W. McComb, P.D. Nellist, V. Nicolosi, Two-dimensional nanosheets produced by liquid exfoliation of layered materials, Science (80-. ). 331 (2011) 568-571. doi:10.1126/science. 1194975.

[162] E. Varrla, C. Backes, K.R. Paton, A. Harvey, Z. Gholamvand, J. McCauley, J.N. Coleman, Large-scale production of size-controlled MoS2 nanosheets by shear exfoliation, Chem. Mater. 27 (2015) 1129-1139. doi:10.1021/cm5044864.

[163] A. Ambrosi, Z. Sofer, M. Pumera, Lithium intercalation compound dramatically influences the electrochemical properties of exfoliated MoS2, Small. 11 (2015) 605-612. doi:10.1002/smll.201400401.

[164] X. Fan, P. Xu, Y.C. Li, D. Zhou, Y. Sun, M A T. Nguyen, M. Terrones, T.E. Mallouk, Controlled Exfoliation of MoS2 Crystals into Trilayer Nanosheets, J. Am. Chem. Soc. 138 (2016) 5143-5149. doi:10.1021/jacs.6b01502.

[165] I. Janica, D. Iglesias, S. Ippolito, A. Ciesielski, P. Samori, Effect of temperature and exfoliation time on the properties of chemically exfoliated MoS2 nanosheets, Chem. Commun. 56 (2020) 15573-15576. doi:10.1039/D0CC06792J.

[166] N. Liu, P. Kim, J.H. Kim, J.H. Ye, S. Kim, C.J. Lee, Large-Area Atomically Thin MoS2 Nanosheets Prepared Using Electrochemical Exfoliation, ACS Nano. 8 (2014) 6902-6910. doi:10.1021/nn5016242.

[167] A. Jawaid, D. Nepal, K. Park, M. Jespersen, A. Qualley, P. Mirau, L.F. Drummy, R.A. Vaia, Mechanism for Liquid Phase Exfoliation of MoS2, Chem. Mater. 28 (2016) 337-348. doi:10.1021/acs.chemmater.5b04224.

[168] H. Li, W. Li, L. Ma, W. Chen, J. Wang, Electrochemical lithiation/delithiation performances of 3D flowerlike MoS2 powders prepared by ionic liquid assisted hydrothermal route, J. Alloys Compd. 471 (2009) 442-447. doi:10.1016/j.jallcom.2008.03.133.

[169] P. Wang, S. Sun, Y. Jiang, Q. Cai, Y.H. Zhang, L. Zhou, S. Fang, J. Liu, Y. Yu, Hierarchical microtubes constructed by MoS2 nanosheets with enhanced sodium storage performance, ACS Nano. 14 (2020) 15577-15586. doi:10.1021/acsnano.0c06250.

[170] X. Zheng, Y. Zhu, Y. Sun, Q. Jiao, Hydrothermal synthesis of M0S2 with different morphology and its performance in thermal battery, J. Power Sources. 395 (2018) 318-327. doi:10.1016/j.jpowsour.2018.05.092.

[171] J.C. Wildervanck, F. Jellinek, Preparation and Crystallinity of Molybdenum and Tungsten Sulfides, Zeitschrift Für Anorg. Und Allg. Chemie. 328 (1964) 309-318. doi:10.1002/zaac.19643280514.

[172] R. Wang, Y. Yu, S. Zhou, H. Li, H. Wong, Z. Luo, L. Gan, T. Zhai, Strategies on Phase Control in Transition Metal Dichalcogenides, Adv. Funct. Mater. 28 (2018) 1802473. doi:10.1002/adfm.201802473.

[173] G. Zhang, H. Liu, J. Qu, J. Li, Two-dimensional layered MoS2 : rational design, properties and electrochemical applications, Energy Environ. Sci. 9 (2016) 1190-1209. doi:10.1039/C5EE03761A.

[174] L. Wang, Z. Xu, W. Wang, X. Bai, Atomic mechanism of dynamic electrochemical lithiation processes of MoS2 nanosheets, J. Am. Chem. Soc. 136 (2014) 6693-6697. doi:10.1021/ja501686w.

[175] L. Wang, Q. Zhang, J. Zhu, X. Duan, Z. Xu, Y. Liu, H. Yang, B. Lu, Nature of extra capacity in MoS2 electrodes: Molybdenum atoms accommodate with lithium, Energy Storage Mater. 16 (2019) 37-45. doi:10.1016/j.ensm.2018.04.025.

[176] J.B. Cook, T.C. Lin, H.S. Kim, A. Siordia, B.S. Dunn, S.H. Tolbert, Suppression of Electrochemically Driven Phase Transitions in Nanostructured MoS2 Pseudocapacitors Probed Using Operando X-ray Diffraction, ACS Nano. 13 (2019) 1223-1231. doi:10.1021/acsnano.8b06381.

[177] Y. Li, D. Wu, Z. Zhou, C.R. Cabrera, Z. Chen, Enhanced Li Adsorption and Diffusion on MoS2 Zigzag Nanoribbons by Edge Effects: A Computational Study, J. Phys. Chem. Lett. 3 (2012) 2221-2227. doi:10.1021/jz300792n.

[178] Review Lecture - Fast ionic conduction in solid, Proc. R. Soc. London. A. Math. Phys. Sci. 393 (1984) 215-234. doi:10.1098/rspa.1984.0055.

[179] E. Benavente, Intercalation chemistry of molybdenum disulfide, Coord. Chem. Rev. 224 (2002) 87-109. doi:10.1016/S0010-8545(01)00392-7.

[180] M.A. Py, R.R. Haering, Structural destabilization induced by lithium intercalation in MoS2 and related compounds., Can. J. Phys. 61 (1983) 76-84. doi:10.1139/p83-013.

[181] M. Wang, H. Yang, K. Shen, H. Xu, W. Wang, Z. Yang, L. Zhang, J. Chen, Y. Huang, M. Chen, D. Mitlin, X. Li, Stable Lithium Sulfur Battery Based on In Situ Electrocatalytically Formed Li2S on Metallic MoS2-Carbon Cloth Support, Small Methods. 4 (2020) 1-13. doi:10.1002/smtd.202000353.

[182] S. Gao, L. Yang, J. Shao, Q. Qu, Y. Wu, R. Holze, Construction of Hierarchical Hollow M0S2 /Carbon Microspheres for Enhanced Lithium Storage Performance , J. Electrochem. Soc. 167 (2020) 100525. doi:10.1149/1945-7111/ab98b0.

[183] H. Jiang, D. Ren, H. Wang, Y. Hu, S. Guo, H. Yuan, P. Hu, L. Zhang, C. Li, 2D Monolayer MoS2-Carbon Interoverlapped Superstructure: Engineering Ideal Atomic Interface for Lithium Ion Storage, Adv. Mater. 27 (2015) 3687-3695. doi:10.1002/adma.201501059.

[184] H E. Wang, X. Li, N. Qin, X. Zhao, H. Cheng, G. Cao, W. Zhang, Sulfur-deficient MoS2 grown inside hollow mesoporous carbon as a functional polysulfide mediator, J. Mater. Chem. A. 7 (2019) 12068-12074. doi:10.1039/c9ta01722d.

[185] J. Wan, W. Bao, Y. Liu, J. Dai, F. Shen, L. Zhou, X. Cai, D. Urban, Y. Li, K. Jungjohann, M.S. Fuhrer, L. Hu, In situ investigations of Li-MoS2 with planar batteries, Adv. Energy Mater. 5 (2015) 1-7. doi:10.1002/aenm.201401742.

[186] Q. Wang, J. Li, Facilitated lithium storage in MoS2 overlayers supported on coaxial carbon nanotubes, J. Phys. Chem. C. 111 (2007) 1675-1682. doi:10.1021/jp066655p.

[187] S.K. Das, R. Mallavajula, N. Jayaprakash, L.A. Archer, Self-assembled MoS2-carbon nanostructures: Influence of nanostructuring and carbon on lithium battery performance, J. Mater. Chem. 22 (2012) 12988-12992. doi:10.1039/c2jm32468g.

[188] X. Zhou, L.J. Wan, Y.G. Guo, Facile synthesis of MoS2@CMK-3 nanocomposite as an improved anode material for lithium-ion batteries, Nanoscale. 4 (2012) 5868-5871. doi:10.1039/c2nr31822a.

[189] C. Yuqin, L. Hong, W. Lie, L. Tianhong, Irreversible capacity loss of graphite electrode in lithiumion batteries, J. Power Sources. 68 (1997) 187-190. doi:10.1016/S0378-7753(96)02549-9.

[190] J. Shim, K.A. Striebel, Effect of electrode density on cycle performance and irreversible capacity loss for natural graphite anode in lithium-ion batteries, J. Power Sources. 119-121 (2003) 934937. doi:10.1016/S0378-7753(03)00235-0.

[191] S. Li, P. Liu, X. Huang, Y. Tang, H. Wang, Reviving bulky MoS2 as an advanced anode for lithiumion batteries, J. Mater. Chem. A. 7 (2019) 10988-10997. doi:10.1039/C9TA01089K.

[192] W. Wu, J. Wang, Q. Deng, H. Luo, Y. Li, M. Wei, Low crystalline 1T-MoS2@S-doped carbon hollow spheres as an anode material for Lithium-ion battery, J. Colloid Interface Sci. 601 (2021) 411-417. doi: 10.1016/j jcis.2021.05.146.

[193] A. Cheng, H. Zhang, W. Zhong, Z. Li, D. Cheng, Y. Lin, Y. Tang, H. Shao, Z. Li, Few-layer MoS2 embedded in N-doped carbon fibers with interconnected macropores for ultrafast sodium storage, Carbon N. Y. 168 (2020) 691-700. doi:10.1016/j.carbon.2020.07.008.

[194] L. Lai, J. Zhu, Z. Li, D.Y.W. Yu, S. Jiang, X. Cai, Q. Yan, Y.M. Lam, Z. Shen, J. Lin, Co3O4/nitrogen modified graphene electrode as Li-ion battery anode with high reversible capacity

and improved initial cycle performance, Nano Energy. 3 (2014) 134-143. doi:10.1016/j.nanoen.2013.05.014.

[195] A.K. Budumuru, C. Sudakar, Influence of extensive disorder on the first order phase transformation and its implications on the rate capability and cycling stability of MoS2 nanosheets in intercalation regime, J. Power Sources. 453 (2020) 227867. doi:10.1016/j.jpowsour.2020.227867.

[196] A.M. Abraham, T. Boteju, S. Ponnurangam, V. Thangadurai, A global design principle for polysulfide electrocatalysis in lithium-sulfur batteries—A computational perspective, Batter. Energy. (2022) 20220003. doi:10.1002/bte2.20220003.

[197] G. Zu, S. Xu, C. Wang, H. Li, M. Zhang, X. Ke, Y. Hu, R. Wang, J. Wang, Unraveling structure evolution failure mechanism in MoS2 anode for improving lithium storage stability, J. Mater. Sci. Technol. (2022). doi:10.1016/j.jmst.2022.04.016.

[198] H. Hwang, H. Kim, J. Cho, MoS2 nanoplates consisting of disordered graphene-like layers for high rate lithium battery anode materials, Nano Lett. 11 (2011) 4826-4830. doi:10.1021/nl202675f.

[199] Y. Li, Z. Liu, X. Cheng, X. Liu, B. Zhang, D. Sun, R. Wang, Y. Zhang, Assembled graphene nanotubes decorated by hierarchical MoS2 structures: Enhanced lithium storage and in situ TEM lithiation study, Energy Storage Mater. 9 (2017) 188-194. doi:10.1016/j.ensm.2017.07.008.

[200] H. Lin, S. Zhang, T. Zhang, H. Ye, Q. Yao, G.W. Zheng, J.Y. Lee, Simultaneous Cobalt and Phosphorous Doping of MoS2 for Improved Catalytic Performance on Polysulfide Conversion in Lithium-Sulfur Batteries, Adv. Energy Mater. 9 (2019) 1902096. doi:10.1002/aenm.201902096.

[201] Y. Cheng, A. Nie, Q. Zhang, L.-Y. Gan, R. Shahbazian-Yassar, U. Schwingenschlogl, Origin of the Phase Transition in Lithiated Molybdenum Disulfide, ACS Nano. 8 (2014) 11447-11453. doi:10.1021/nn505668c.

[202] Q. Su, S. Wang, M. Feng, G. Du, B. Xu, Direct Studies on the Lithium-Storage Mechanism of Molybdenum Disulfide, Sci. Rep. 7 (2017) 7275. doi:10.1038/s41598-017-07648-0.

[203] Y. Miki, D. Nakazato, H. Ikuta, T. Uchida, M. Wakihara, Amorphous MoS2 as the cathode of lithium secondary batteries, J. Power Sources. 54 (1995) 508-510. doi:10.1016/0378-7753(94)02136-Q.

[204] Y. Liu, C. Cui, Y. Liu, W. Liu, J. Wei, Application of MoS2 in the cathode of lithium sulfur batteries, RSC Adv. 10 (2020) 7384-7395. doi:10.1039/c9ra09769d.

[205] K. Mahankali, N.K. Thangavel, D. Gopchenko, L.M.R. Arava, Atomically Engineered Transition Metal Dichalcogenides for Liquid Polysulfide Adsorption and Their Effective Conversion in LiS Batteries, ACS Appl. Mater. Interfaces. 12 (2020) 27112-27121. doi:10.1021/acsami.0c04281.

[206] Y. Hou, Y. Ren, S. Zhang, K. Wang, F. Yu, T. Zhu, 3D S@MoS2@reduced graphene oxide aerogels

cathode for high-rate lithium-sulfur batteries, J. Alloys Compd. 852 (2021). doi:10.1016/j.jallcom.2020.157011.

[207] C. Chai, H. Tan, X. Fan, K. Huang, MoS2 nanosheets/graphitized porous carbon nanofiber composite: A dual-functional host for high-performance lithium-sulfur batteries, J. Alloys Compd. 820 (2020) 153144. doi:10.1016/jjallcom.2019.153144.

[208] H. Wei, Y. Ding, H. Li, Q. Zhang, N. Hu, L. Wei, Z. Yang, MoS2 quantum dots decorated reduced graphene oxide as a sulfur host for advanced lithium-sulfur batteries, Electrochim. Acta. 327 (2019). doi:10.1016/j.electacta.2019.134994.

[209] S. Yang, J. Zhang, T. Tan, Y. Zhao, N. Liu, H. Li, A 3D MoS2/graphene microsphere coated separator for excellent performance Li-S batteries, Materials (Basel). 11 (2018) 1-13. doi:10.3390/ma11102064.

[210] S. Cheng, X. Xia, H. Liu, Y. Chen, Core-shell structured MoS2@S spherical cathode with improved electrochemical performance for lithium-sulfur batteries, J. Mater. Sci. Technol. 34 (2018) 1912-1918. doi:10.1016/j.jmst.2018.03.018.

[211] G. Wen, X. Zhang, Y. Sui, K. Rao, J. Liu, S. Zhong, L. Wu, PPy-encapsulated hydrangea-type 1T MoS2 microspheres as catalytic sulfur hosts for long-life and high-rate lithium-sulfur batteries, Chem. Eng. J. 430 (2022) 133041. doi:10.1016/j.cej.2021.133041.

[212] F. Liu, N. Wang, C. Shi, J. Sha, L. Ma, E. Liu, N. Zhao, Phosphorus doping of 3D structural MoS2 to promote catalytic activity for lithium-sulfur batteries, Chem. Eng. J. 431 (2022) 133923. doi:10.1016/j.cej.2021.133923.

[213] J. Zhang, G. Xu, Q. Zhang, X. Li, Y. Yang, L. Yang, J. Huang, G. Zhou, Mo-O-C Between MoS2 and Graphene Toward Accelerated Polysulfide Catalytic Conversion for Advanced Lithium-Sulfur Batteries, Adv. Sci. 9 (2022) 2201579. doi:10.1002/advs.202201579.

[214] Z. Ma, Y. Liu, J. Gautam, W. Liu, A.N. Chishti, J. Gu, G. Yang, Z. Wu, J. Xie, M. Chen, L. Ni, G. Diao, Embedding Cobalt Atom Clusters in CNT-Wired MoS2 Tube-in-Tube Nanostructures with Enhanced Sulfur Immobilization and Catalyzation for Li-S Batteries, Small. 17 (2021) 2102710. doi:10.1002/smll.202102710.

[215] D. Tian, X. Song, Y. Qiu, X. Sun, B. Jiang, C. Zhao, Y. Zhang, X. Xu, L. Fan, N. Zhang, Basal-Plane-Activated Molybdenum Sulfide Nanosheets with Suitable Orbital Orientation as Efficient Electrocatalysts for Lithium-Sulfur Batteries, ACS Nano. 15 (2021) 16515-16524. doi:10.1021/acsnano.1c06067.

[216] W. Raza, F. Ali, N. Raza, Y. Luo, K.H. Kim, J. Yang, S. Kumar, A. Mehmood, E E. Kwon, Recent advancements in supercapacitor technology, Nano Energy. 52 (2018) 441-473. doi:10.1016/j.nanoen.2018.08.013.

[217] Y.P. Gao, K.J. Huang, X. Wu, Z.Q. Hou, Y.Y. Liu, MoS2 nanosheets assembling three-dimensional

nanospheres for enhanced-performance supercapacitor, J. Alloys Compd. 741 (2018) 174-181. doi:10.1016/j.jallcom.2018.01.110.

[218] J.M. Soon, K.P. Loh, Electrochemical double-layer capacitance of MoS2 nanowall films, Electrochem. Solid-State Lett. 10 (2007) 250-254. doi:10.1149/1.2778851.

[219] G. Ma, H. Peng, J. Mu, H. Huang, X. Zhou, Z. Lei, In situ intercalative polymerization of pyrrole in graphene analogue of MoS2 as advanced electrode material in supercapacitor, J. Power Sources. 229 (2013) 72-78. doi:10.1016/j.jpowsour.2012.11.088.

[220] S. Ding, D. Zhang, J.S. Chen, X.W. Lou, Facile synthesis of hierarchical MoS2 microspheres composed of few-layered nanosheets and their lithium storage properties, Nanoscale. 4 (2012) 95-98. doi:10.1039/c1nr11552a.

[221] B. Radisavljevic, A. Radenovic, J. Brivio, V. Giacometti, A. Kis, Single-layer MoS2 transistors, Nat. Nanotechnol. 6 (2011) 147-150. doi:10.1038/nnano.2010.279.

[222] A. O'Neill, U. Khan, J.N. Coleman, Preparation of High Concentration Dispersions of Exfoliated MoS2 with Increased Flake Size, Chem. Mater. 24 (2012) 2414-2421. doi:10.1021/cm301515z.

[223] E.D. Grayfer, M.N. Kozlova, V.E. Fedorov, Colloidal 2D nanosheets of MoS2 and other transition metal dichalcogenides through liquid-phase exfoliation, Adv. Colloid Interface Sci. 245 (2017) 40-61. doi:10.1016/j.cis.2017.04.014.

[224] K.-G. Zhou, N.-N. Mao, H.-X. Wang, Y. Peng, H.-L. Zhang, A Mixed-Solvent Strategy for Efficient Exfoliation of Inorganic Graphene Analogues, Angew. Chemie Int. Ed. 50 (2011) 10839-10842. doi:10.1002/anie.201105364.

[225] G. Eda, H. Yamaguchi, D. Voiry, T. Fujita, M. Chen, M. Chhowalla, Photoluminescence from chemically exfoliated MoS2, Nano Lett. 11 (2011) 5111-5116. doi:10.1021/nl201874w.

[226] Z. Zeng, Z. Yin, X. Huang, H. Li, Q. He, G. Lu, F. Boey, H. Zhang, Single-layer semiconducting nanosheets: High-yield preparation and device fabrication, Angew. Chemie - Int. Ed. 50 (2011) 11093-11097. doi:10.1002/anie.201106004.

[227] L. Mei, Z. Cao, T. Ying, R. Yang, H. Peng, G. Wang, L. Zheng, Y. Chen, C.Y. Tang, D. Voiry, H. Wang, A.B. Farimani, Z. Zeng, Simultaneous Electrochemical Exfoliation and Covalent Functionalization of MoS2 Membrane for Ion Sieving, Adv. Mater. (2022) 2201416. doi:10.1002/adma.202201416.

[228] X. Cao, Y. Shi, W. Shi, X. Rui, Q. Yan, J. Kong, H. Zhang, Preparation of MoS2-coated three-dimensional graphene networks for high-performance anode material in lithium-ion batteries, Small. 9 (2013) 3433-3438. doi:10.1002/smll.201202697.

[229] Z. Zhang, H. Zhao, Y. Teng, X. Chang, Q. Xia, Z. Li, J. Fang, Z. Du, K. Swierczek, Carbon-Sheathed MoS2 Nanothorns Epitaxially Grown on CNTs: Electrochemical Application for Highly Stable and Ultrafast Lithium Storage, Adv. Energy Mater. 8 (2018) 1-11.

doi:10.1002/aenm.201700174.

[230] D. Wang, Z. Pan, Z. Wu, Z. Wang, Z. Liu, Hydrothermal synthesis of MoS2 nanoflowers as highly efficient hydrogen evolution reaction catalysts, J. Power Sources. 264 (2014) 229-234. doi:10.1016/j.jpowsour.2014.04.066.

[231] S.-K. Park, S.-H. Yu, S. Woo, J. Ha, J. Shin, Y.-E. Sung, Y. Piao, A facile and green strategy for the synthesis of MoS2 nanospheres with excellent Li-ion storage properties, CrystEngComm. 14 (2012) 8323. doi:10.1039/c2ce26447a.

[232] H. Lin, X. Chen, H. Li, M. Yang, Y. Qi, Hydrothermal synthesis and characterization of MoS2 nanorods, Mater. Lett. 64 (2010) 1748-1750. doi:10.1016/j.matlet.2010.04.032.

[233] S. Zhang, R. Hu, P. Dai, X. Yu, Z. Ding, M. Wu, G. Li, Y. Ma, C. Tu, Synthesis of rambutan-like MoS2/mesoporous carbon spheres nanocomposites with excellent performance for supercapacitors, Appl. Surf. Sci. 396 (2017) 994-999. doi:10.1016/j.apsusc.2016.11.074.

[234] K.J. Huang, J.Z. Zhang, G.W. Shi, Y.M. Liu, Hydrothermal synthesis of molybdenum disulfide nanosheets as supercapacitors electrode material, Electrochim. Acta. 132 (2014) 397-403. doi:10.1016/j.electacta.2014.04.007.

[235] H. Yu, C. Zhu, K. Zhang, Y. Chen, C. Li, P. Gao, P. Yang, Q. Ouyang, Three-dimensional hierarchical MoS2 nanoflake array/carbon cloth as high-performance flexible lithium-ion battery anodes, J. Mater. Chem. A. 2 (2014) 4551-4557. doi:10.1039/C3TA14744D.

[236] W.-H. Hu, R. Yu, G.-Q. Han, Y.-R. Liu, B. Dong, Y.-M. Chai, Y.-Q. Liu, C.-G. Liu, Facile synthesis of MoS2/RGO in dimethyl-formamide solvent as highly efficient catalyst for hydrogen evolution, Mater. Lett. 161 (2015) 120-123. doi:10.1016/j.matlet.2015.08.081.

[237] X. Xie, Z. Ao, D. Su, J. Zhang, G. Wang, MoS2/graphene composite anodes with enhanced performance for sodium-ion batteries: The role of the two-dimensional heterointerface, Adv. Funct. Mater. 25 (2015) 1393-1403. doi:10.1002/adfm.201404078.

[238] L. Zhang, W. Fan, T. Liu, A flexible free-standing defect-rich MoS2/graphene/carbon nanotube hybrid paper as a binder-free anode for high-performance lithium ion batteries, RSC Adv. 5 (2015) 43130-43140. doi:10.1039/C5RA05038C.

[239] C. Sha, B. Lu, H. Mao, J. Cheng, X. Pan, J. Lu, Z. Ye, 3D ternary nanocomposites of molybdenum disulfide/polyaniline/reduced graphene oxide aerogel for high performance supercapacitors, Carbon N. Y. 99 (2016) 26-34. doi:10.1016/j.carbon.2015.11.066.

[240] C. Zhu, X. Mu, P. A. Van Aken, J. Maier, Y. Yu, Fast Li storage in MoS2-graphene-carbon nanotube nanocomposites: Advantageous functional integration of 0D, 1D, and 2D nanostructures, Adv. Energy Mater. 5 (2015) 1-8. doi:10.1002/aenm.201401170.

[241] Y.-J. Chan, B. Vedhanarayanan, X. Ji, T.-W. Lin, Doubling the cyclic stability of 3D hierarchically structured composites of 1T-MoS2/polyaniline/graphene through the formation of LiF-rich solid

electrolyte interphase, Appl. Surf. Sci. 565 (2021) 150582. doi:10.1016/j.apsusc.2021.150582.

[242] S. Han, Y. Ai, Y. Tang, J. Jiang, D. Wu, Carbonized polyaniline coupled molybdenum disulfide/graphene nanosheets for high performance lithium ion battery anodes, RSC Adv. 5 (2015) 96660-96664. doi: 10.1039/C5RA12750E.

[243] H. Liu, F. Zhang, W. Li, X. Zhang, C.-S. Lee, W. Wang, Y. Tang, Porous tremella-like MoS2/polyaniline hybrid composite with enhanced performance for lithium-ion battery anodes, Electrochim. Acta. 167 (2015) 132-138. doi:10.1016/j.electacta.2015.03.151.

[244] L. Yang, S. Wang, J. Mao, J. Deng, Q. Gao, Y. Tang, O.G. Schmidt, Hierarchical MoS2/Polyaniline Nanowires with Excellent Electrochemical Performance for Lithium-Ion Batteries, Adv. Mater. 25 (2013) 1180-1184. doi:10.1002/adma.201203999.

[245] J. Zhang, W. Huang, B. Yuan, R. Hu, L. Yang, Polyaniline intercalated MoS2 nanosheet array aligned on reduced oxide graphene as high performance anode for lithium-ion batteries, Solid State Ionics. 375 (2022) 115838. doi:10.1016/j.ssi.2021.115838.

[246] D. Xie, D.H. Wang, W.J. Tang, X.H. Xia, Y.J. Zhang, X L. Wang, C D. Gu, J.P. Tu, Binder-free network-enabled MoS2-PPY-rGO ternary electrode for high capacity and excellent stability of lithium storage, J. Power Sources. 307 (2016) 510-518. doi:10.1016/j.jpowsour.2016.01.024.

[247] A.V. Murugan, M. Quintin, M.H. Delville, G. Campet, C.S. Gopinath, K. Vijayamohanan, Exfoliation-induced nanoribbon formation of poly(3,4-ethylene dioxythiophene) PEDOT between MoS2 layers as cathode material for lithium batteries, J. Power Sources. 156 (2006) 615619. doi:10.1016/j.jpowsour.2005.06.022.

[248] K.J. Huang, L. Wang, Y.J. Liu, H.B. Wang, Y.M. Liu, L.L. Wang, Synthesis of polyaniline/2-dimensional graphene analog MoS2 composites for high-performance supercapacitor, Electrochim. Acta. 109 (2013) 587-594. doi:10.1016/j.electacta.2013.07.168.

[249] D. Li, D. Zhu, W. Zhou, Q. Zhou, T. Wang, G. Ye, L. Lv, J. Xu, Design and electrosynthesis of monolayered MoS2 and BF4--doped poly(3,4-ethylenedioxythiophene) nanocomposites for enhanced supercapacitive performance, J. Electroanal. Chem. 801 (2017) 345-353. doi:10.1016/j.jelechem.2017.08.012.

[250] J. Wang, Z. Wu, H. Yin, W. Li, Y. Jiang, Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/MoS2 nanocomposites with enhanced electrochemical capacitance performance, RSC Adv. 4 (2014) 56926-56932. doi:10.1039/c4ra12683a.

[251] Y. Cai, L. Xu, H. Kang, W. Zhou, J. Xu, X. Duan, X. Lu, Q. Xu, Electrochemical self-assembled core/shell PEDOT@MoS2 composite with ultra-high areal capacitance for supercapacitor, Electrochim. Acta. 370 (2021). doi:10.1016/j.electacta.2021.137791.

[252] D.V.S.K. Gunapu, V.S. Mudigunda, A. Das, A.K. Rengan, S.R.K. Vanjari, Facile synthesis and characterization of Poly (3, 4-ethylenedioxythiophene)/Molybdenum disulfide (PEDOT/MoS2)

composite coatings for potential neural electrode applications, J. Appl. Electrochem. 50 (2020) 943-958. doi:10.1007/s10800-020-01447-8.

[253] Y. Chao, Y. Ge, Z. Chen, X. Cui, C. Zhao, C. Wang, G.G. Wallace, One-Pot Hydrothermal Synthesis of Solution-Processable MoS2/PEDOT:PSS Composites for High-Performance Supercapacitors, ACS Appl. Mater. Interfaces. 13 (2021) 7285-7296. doi:10.1021/acsami.0c21439.

[254] H. Tang, J. Wang, H. Yin, H. Zhao, D. Wang, Z. Tang, Growth of polypyrrole ultrathin films on MoS2 monolayers as high-performance supercapacitor electrodes, Adv. Mater. 27 (2015) 11171123. doi:10.1002/adma.201404622.

[255] W.L.F. Armarego, Purification of laboratory chemicals, 8th ed., Elsevier Inc., 2017. https://www.sciencedirect.com/book/9780128054574/purification-of-laboratory-chemicals.

[256] F. Crameri, G.E. Shephard, P.J. Heron, The misuse of colour in science communication, Nat. Commun. 11 (2020) 1-10. doi:10.1038/s41467-020-19160-7.

[257] A.I. Volkov, S.N. Eliseeva, E.G. Tolstopjatova, V. V. Kondratiev, Enhanced electrochemical performance of MoS2 anode material with novel composite binder, J. Solid State Electrochem. 24(7) (2020) 1607-1614. doi:10.1007/s10008-020-04701-3.

[258] Y. Jiao, A.M. Hafez, D. Cao, A. Mukhopadhyay, Y. Ma, H. Zhu, Metallic MoS2 for High Performance Energy Storage and Energy Conversion, Small. 14 (2018) 1-20. doi:10.1002/smll.201800640.

[259] P. Joensen, E.D. Crozier, N.A. Alberding, R.F. Frindt, A study of single-layer and restacked MoS2 by X-ray diffraction and X-ray absorption spectroscopy, J. Phys. C Solid State Phys. 20 (1987) 4043-4053. doi:10.1088/0022-3719/20/26/009.

[260] Y. Ge, R. Jalili, C. Wang, T. Zheng, Y. Chao, G.G. Wallace, A robust free-standing MoS2/poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) film for supercapacitor applications, Electrochim. Acta. 235 (2017) 348-355. doi:10.1016/j.electacta.2017.03.069.

[261] G. Greczynski, T. Kugler, M. Keil, W. Osikowicz, M. Fahlman, W.R. Salaneck, Photoelectron spectroscopy of thin films of PEDOT-PSS conjugated polymer blend: A mini-review and some new results, J. Electron Spectros. Relat. Phenomena. 121 (2001) 1-17. doi:10.1016/S0368-2048(01)00323-1.

[262] J. Li, Y. Hou, X. Gao, D. Guan, Y. Xie, J. Chen, C. Yuan, A three-dimensionally interconnected carbon nanotube/layered MoS2 nanohybrid network for lithium ion battery anode with superior rate capacity and long-cycle-life, Nano Energy. 16 (2015) 10-18. doi:10.1016/j.nanoen.2015.05.025.

[263] G. Du, Z. Guo, S. Wang, R. Zeng, Z. Chen, H. Liu, Superior stability and high capacity of restacked molybdenum disulfide as anode material for lithium ion batteries, Chem. Commun. 46

(2010) 1106-1108. doi: 10.1039/b920277c.

[264] Z. Zhu, Y. Tang, Z. Lv, J. Wei, Y. Zhang, R. Wang, W. Zhang, H. Xia, M. Ge, X. Chen, Fluoroethylene Carbonate Enabling a Robust LiF-rich Solid Electrolyte Interphase to Enhance the Stability of the MoS2 Anode for Lithium-Ion Storage, Angew. Chemie - Int. Ed. 57 (2018) 3656-3660. doi:10.1002/anie.201712907.

[265] X. Li, J. Zai, S. Xiang, Y. Liu, X. He, Z. Xu, K. Wang, Z. Ma, X. Qian, Regeneration of Metal Sulfides in the Delithiation Process: The Key to Cyclic Stability, Adv. Energy Mater. 6 (2016) 18. doi:10.1002/aenm.201601056.

[266] S. Ding, J.S. Chen, X.W. Lou, Glucose-assisted growth of MoS2 nanosheets on CNT backbone for improved lithium storage properties, Chem. - A Eur. J. 17 (2011) 13142-13145. doi:10.1002/chem.201102480.

[267] Y. Teng, M. Mo, P. Lv, MoS2 nanosheets grown on N-doped carbon micro-tubes derived from willow catkins as a high-performance anode material for lithium-ion batteries, Mater. Lett. 209 (2017) 396-399. doi:10.1016/j.matlet.2017.08.060.

[268] Y. Shi, Y. Wang, J.I. Wong, A.Y.S. Tan, C.L. Hsu, L.J. Li, Y.C. Lu, H.Y. Yang, Self-assembly of hierarchical MoSx/CNT nanocomposites (2<x<3): Towards high performance anode materials for lithium ion batteries, Sci. Rep. 3 (2013) 1-8. doi:10.1038/srep02169.

[269] Y. Zhong, T. Shi, Y. Huang, S. Cheng, C. Chen, G. Liao, Z. Tang, Three-dimensional MoS2/Graphene Aerogel as Binder-free Electrode for Li-ion Battery, Nanoscale Res. Lett. 14 (2019). doi:10.1186/s11671-019-2916-z.

[270] Y. Teng, H. Zhao, Z. Zhang, Z. Li, Q. Xia, Y. Zhang, L. Zhao, X. Du, Z. Du, P. Lv, K. Swierczek, MoS2 Nanosheets Vertically Grown on Graphene Sheets for Lithium-Ion Battery Anodes, ACS Nano. 10 (2016) 8526-8535. doi:10.1021/acsnano.6b03683.

[271] J. Xiao, X. Wang, X.Q. Yang, S. Xun, G. Liu, P.K. Koech, J. Liu, J.P. Lemmon, Electrochemically induced high capacity displacement reaction of PEO/MoS2/graphene nanocomposites with lithium, Adv. Funct. Mater. 21 (2011) 2840-2846. doi:10.1002/adfm.201002752.

[272] J. Li, C. Arbizzani, S. Kjelstrup, J. Xiao, Y. yao Xia, Y. Yu, Y. Yang, I. Belharouak, T. Zawodzinski, S.T. Myung, R. Raccichini, S. Passerini, Good practice guide for papers on batteries for the Journal of Power Sources, J. Power Sources. (2020). doi:10.1016/j.jpowsour.2020.227824.

[273] S.K. Park, S.H. Yu, S. Woo, B. Quan, D C. Lee, M.K. Kim, Y.E. Sung, Y. Piao, A simple l-cysteine-assisted method for the growth of MoS2 nanosheets on carbon nanotubes for highperformance lithium ion batteries, J. Chem. Soc. Dalt. Trans. 42 (2013) 2399-2405. doi:10.1039/c2dt32137h.

[274] C. Wu, J.Z. Ou, F. He, J. Ding, W. Luo, M. Wu, H. Zhang, Three-dimensional MoS2/Carbon sandwiched architecture for boosted lithium storage capability, Nano Energy. 65 (2019).

doi:10.1016/j.nanoen.2019.104061.

[275] J. Wang, L. Sun, Y. Gong, L. Wu, C. Sun, X. Zhao, X. Shi, Y. Lin, K. Wang, Y. Zhang, A CNT/MoS2@PPy composite with double electron channels and boosting charge transport for high-rate lithium storage, Appl. Surf. Sci. 566 (2021) 150693. doi:10.1016/j.apsusc.2021.150693.

[276] H. Li, M. Sun, T. Zhang, Y. Fang, G. Wang, Improving the performance of PEDOT-PSS coated sulfur@activated porous graphene composite cathodes for lithium-sulfur batteries, J. Mater. Chem. A. 2 (2014) 18345-18352. doi:10.1039/c4ta03366c.

[277] Q.-T.T. Xu, H.-G.G. Xue, S.-P.P. Guo, FeS2 walnut-like microspheres wrapped with rGO as anode material for high-capacity and long-cycle lithium-ion batteries, Electrochim. Acta. 292 (2018) 19. doi:10.1016/j.electacta.2018.09.135.

[278] D. Sun, D. Huang, H. Wang, G.L. Xu, X. Zhang, R. Zhang, Y. Tang, D. Abd EI-Hady, W. Alshitari, A. Saad AL-Bogami, K. Amine, M. Shao, 1T MoS2 nanosheets with extraordinary sodium storage properties via thermal-driven ion intercalation assisted exfoliation of bulky MoS2, Nano Energy. 61 (2019) 361-369. doi:10.1016/j.nanoen.2019.04.063.

[279] Y. Zhong, Q. Zhuang, C. Mao, Z. Xu, Z. Guo, G. Li, Vapor phase sulfurization synthesis of interlayer-expanded MoS2@C hollow nanospheres as a robust anode material for lithium-ion batteries, J. Alloys Compd. 745 (2018) 8-15. doi:10.1016/j.jallcom.2018.02.163.

[280] X. Rui, H. Tan, Q. Yan, Nanostructured metal sulfides for energy storage, Nanoscale. 6 (2014) 9889-9924. doi:10.1039/c4nr03057e.

[281] M.A. Kamenskii, S.N. Eliseeva, R. Holze, V. V. Kondratiev, Performance of Negative Lithium Titanate Electrodes Containing Minimized Amounts of Conducting Polymer and Modified Guar Gum as Binder, J. Electrochem. Soc. 166 (2019) A3354-A3361. doi:10.1149/2.0791914jes.

[282] G. Zhao, Y. Cheng, P. Sun, W. Ma, S. Hao, X. Wang, X. Xu, Q. Xu, M. Liu, Biocarbon based template synthesis of uniform lamellar MoS2 nanoflowers with excellent energy storage performance in lithium-ion battery and supercapacitors, Electrochim. Acta. 331 (2020). doi:10.1016/j.electacta.2019.135262.

[283] J. Kang, H. Feng, P. Huang, Q. Su, S. Dong, W. Jiao, X. Chen, G. Du, Y. Yu, B. Xu, Carbon Cloth Decorated with MoS2 Microflowers as Flexible Binder-Free Anodes for Lithium and Sodium Storage, Energy Technol. 7 (2019) 1801086. doi:10.1002/ente.201801086.

[284] X. Chen, L. Li, S. Wang, C. Feng, Z. Guo, Synthesis and electrochemical performances of MoS2/C fibers as anode material for lithium-ion battery, Mater. Lett. 164 (2016) 595-598. doi:10.1016/j.matlet.2015.11.079.

[285] Y. Wang, Z. Ma, Y. Chen, M. Zou, M. Yousaf, Y. Yang, L. Yang, A. Cao, R.P.S.S. Han, Controlled Synthesis of Core-Shell Carbon@MoS2Nanotube Sponges as High-Performance Battery Electrodes, Adv. Mater. 28 (2016) 10175-10181. doi:10.1002/adma.201603812.

[286] M. Wang, G. Li, H. Xu, Y. Qian, J. Yang, Enhanced lithium storage performances of hierarchical hollow MoS2 nanoparticles assembled from nanosheets, ACS Appl. Mater. Interfaces. 5 (2013) 1003-1008. doi:10.1021/am3026954.

[287] Z. Li, A. Ottmann, T. Zhang, Q. Sun, H.P. Meyer, Y. Vaynzof, J. Xiang, R. Klingeler, Preparation of hierarchical C@MoS2@C sandwiched hollow spheres for lithium ion batteries, J. Mater. Chem. A. 5 (2017) 3987-3994. doi:10.1039/c6ta10439h.

[288] Y. Wang, L. Yu, X.W. (David) Lou, Synthesis of Highly Uniform Molybdenum-Glycerate Spheres and Their Conversion into Hierarchical MoS2 Hollow Nanospheres for Lithium-Ion Batteries, Angew. Chemie - Int. Ed. 55 (2016) 7423-7426. doi:10.1002/anie.201601673.

[289] Y. Huang, Y. Wang, X. Zhang, F. Lai, Y. Sun, Q. Li, H. Wang, N-doped carbon@nanoplate-assembled MoS2 hierarchical microspheres as anode material for lithium-ion batteries, Mater. Lett. 243 (2019) 84-87. doi:10.1016/j.matlet.2019.01.141.

[290] Z. Wan, J. Shao, J. Yun, H. Zheng, T. Gao, M. Shen, N. Qu, H. Zheng, Core-shell structure of hierarchical quasi-hollow MoS2 microspheres encapsulated porous carbon as stable anode for Li-ion batteries, Small. 10 (2014) 4975-4981. doi:10.1002/smll.201401286.

[291] A.I. Volkov, E.G. Tolstopjatova, V. V. Kondratiev, Anode Material for Lithium-Ion Batteries Based on MoS2 and Conductive Polymer Binder: Effects of Electrode Thickness, Int. J. Electrochem. Sci. 16(10) (2021) 199034 1-23. doi:10.20964/2021.10.18.

[292] J. Bai, B. Zhao, J. Zhou, J. Si, Z. Fang, K. Li, H. Ma, J. Dai, X. Zhu, Y. Sun, Glucose-Induced Synthesis of 1T-MoS2/C Hybrid for High-Rate Lithium-Ion Batteries, Small. 15 (2019) 1-11. doi:10.1002/smll.201805420.

[293] A.N. Enyashin, G. Seifert, Density-functional study of LixMoS2 intercalates (0<x<1), Comput. Theor. Chem. 999 (2012) 13-20. doi:10.1016/j.comptc.2012.08.005.

[294] X. Zhou, Z. Wang, W. Chen, L. Ma, D. Chen, J.Y. Lee, Facile synthesis and electrochemical properties of two dimensional layered MoS2/graphene composite for reversible lithium storage, J. Power Sources. 251 (2014) 264-268. doi:10.1016/j.jpowsour.2013.11.060.

[295] S. Xue, S. Yao, M. Jing, L. Zhu, X. Shen, T. Li, Z. YiLiu, Three-dimension ivy-structured MoS2 nanoflakes-embedded nitrogen doped carbon nanofibers composite membrane as free-standing electrodes for Li/polysulfides batteries, Electrochim. Acta. 299 (2019) 549-559. doi:10.1016/j.electacta.2019.01.044.

[296] Q. Wu, X. Zhou, J. Xu, F. Cao, C. Li, Carbon-based derivatives from metal-organic frameworks as cathode hosts for Li-S batteries, J. Energy Chem. 38 (2019) 94-113. doi:10.1016/j.jechem.2019.01.005.

[297] K. Ma, H. Jiang, Y. Hu, C. Li, 2D Nanospace Confined Synthesis of Pseudocapacitance-Dominated MoS2-in-Ti3C2 Superstructure for Ultrafast and Stable Li/Na-Ion Batteries, Adv.

Funct. Mater. 28 (2018) 1804306. doi:10.1002/adfm.201804306.

[298] S.A. Abbas, M.A. Ibrahem, L.H. Hu, C.N. Lin, J. Fang, K.M. Boopathi, P.C. Wang, L.J. Li, C.W. Chu, Bifunctional separator as a polysulfide mediator for highly stable Li-S batteries, J. Mater. Chem. A. 4 (2016) 9661-9669. doi:10.1039/c6ta02272c.

[299] S. Ahn, T. Noguchi, T. Momma, H. Nara, T. Yokoshima, N. Togasaki, T. Osaka, Facile fabrication of sulfur/Ketjenblack-PEDOT:PSS composite as a cathode with improved cycling performance for lithium sulfur batteries, Chem. Phys. Lett. 749 (2020) 137426. doi:10.1016/j.cplett.2020.137426.

[300] H. Gao, Q. Wu, Y. Hu, J.P. Zheng, K. Amine, Z. Chen, Revealing the Rate-Limiting Li-Ion Diffusion Pathway in Ultrathick Electrodes for Li-Ion Batteries, J. Phys. Chem. Lett. 9 (2018) 5100-5104. doi:10.1021/acs.jpclett.8b02229.

[301] U. Krishnan, M. Kaur, K. Singh, M. Kumar, A. Kumar, A synoptic review of MoS2: Synthesis to applications, Superlattices Microstruct. 128 (2019) 274-297. doi:10.1016/j.spmi.2019.02.005.

[302] J. Zhou, J. Qin, X. Zhang, C. Shi, E. Liu, J. Li, N. Zhao, C. He, 2D space-confined synthesis of few-layer MoS2 anchored on carbon nanosheet for lithium-ion battery anode, ACS Nano. 9 (2015) 3837-3848. doi:10.1021/nn506850e.

[303] N. Vicente, M. Haro, G. Garcia-Belmonte, New approaches to the lithiation kinetics in reaction-limited battery electrodes through electrochemical impedance spectroscopy, Chem. Commun. 54 (2018) 1025-1040. doi:10.1039/c7cc08373d.

[304] M.A. Kamenskii, S.N. Eliseeva, E.G. Tolstopjatova, A.I. Volkov, D. V. Zhuzhelskii, V. V. Kondratiev, The advantages of mass normalized electrochemical impedance spectra for the determination of the kinetic parameters of LiMmO4 cathodes, Electrochim. Acta. 326 (2019) 134969. doi:10.1016/j.electacta.2019.134969.

[305] C.F. Holder, R.E. Schaak, Tutorial on Powder X-ray Diffraction for Characterizing Nanoscale Materials, ACS Nano. 13 (2019) 7359-7365. doi:10.1021/acsnano.9b05157.

[306] T. Quan, Y. Xu, M. Tovar, N. Goubard-Bretesche, Z. Li, Z. Kochovski, H. Kirmse, K. Skrodczky, S. Mei, H. Yu, D. Abou-Ras, M. Wagemaker, Y. Lu, Hollow MoS3 Nanospheres as Electrode Material for "Water-in-Salt" Li-Ion Batteries, Batter. Supercaps. 3 (2020) 747-756. doi:10.1002/batt.202000042.

[307] G. Seifert, J. Finster, H. Müller, SW Xa calculations and X-ray photoelectron spectra of molybdenum(II) chloride cluster compounds, Chem. Phys. Lett. 75 (1980) 373-377. doi:10.1016/0009-2614(80)80534-3.

[308] L. Yang, W. Zhou, D. Hou, K. Zhou, G. Li, Z. Tang, L. Li, S. Chen, Porous metallic MoO2-supported MoS2 nanosheets for enhanced electrocatalytic activity in the hydrogen evolution reaction, Nanoscale. 7 (2015) 5203-5208. doi:10.1039/c4nr06754a.

[309] M.A. Baker, R. Gilmore, C. Lenardi, W. Gissler, XPS investigation of preferential sputtering of S from MoS2 and determination of MoSx stoichiometry from Mo and S peak positions, Appl. Surf. Sci. 150 (1999) 255-262. doi:10.1016/S0169-4332(99)00253-6.

[310] Y. Wu, T. Jin, T. Momma, T. Yokoshima, H. Nara, T. Osaka, Potentiostatic way to fabricate Li2Sx cathode with suppressed polysulfide formation, J. Power Sources. 399 (2018) 287-293. doi:10.1016/j.jpowsour.2018.07.107.

[311] M. Liu, C. Zhang, J. Su, X. Chen, T. Ma, T. Huang, A. Yu, Propelling Polysulfide Conversion by Defect-Rich MoS2 Nanosheets for High-Performance Lithium-Sulfur Batteries, ACS Appl. Mater. Interfaces. 11 (2019) 20788-20795. doi:10.1021/acsami.9b03011.

[312] Y. Lu, X. Yao, J. Yin, G. Peng, P. Cui, X. Xu, MoS2 nanoflowers consisting of nanosheets with a controllable interlayer distance as high-performance lithium ion battery anodes, RSC Adv. 5 (2015) 7938-7943. doi:10.1039/C4RA14026E.

[313] W. Wang, S. Guo, P. Zhang, J. Liu, C. Zhou, J.-J. Zhou, L. Xu, F. Chen, L. Chen, Interlayer Expanded MoS2/Nitrogen-Doped Carbon Hydrangea Nanoflowers Assembled on Nitrogen-Doped Three-Dimensional Graphene for High-Performance Lithium and Sodium Storage, ACS Appl. Energy Mater. 4 (2021) 5775-5786. doi:10.1021/acsaem.1c00609.

[314] L. Zhu, H. Yang, D. Jin, H. Zhu, Hydrothermal synthesis of SnO nanoflakes as anode materials for lithium-ion batteries, Inorg. Mater. 43 (2007) 1307-1312. doi:10.1134/S0020168507120102.

[315] X. Li, X. Lv, N. Li, J. Wu, Y.-Z. Zheng, X. Tao, One-step hydrothermal synthesis of high-percentage 1T-phase MoS2 quantum dots for remarkably enhanced visible-light-driven photocatalytic H2 evolution, Appl. Catal. B Environ. 243 (2019) 76-85. doi:10.1016/j.apcatb.2018.10.033.

[316] X. Fang, C. Hua, X. Guo, Y. Hu, Z. Wang, X. Gao, F. Wu, J. Wang, L. Chen, Lithium storage in commercial MoS2 in different potential ranges, Electrochim. Acta. 81 (2012) 155-160. doi:10.1016/j.electacta.2012.07.020.

[317] X. Zhao, C. Hu, M. Cao, Three-Dimensional MoS2 Hierarchical Nanoarchitectures Anchored into a Carbon Layer as Graphene Analogues with Improved Lithium Ion Storage Performance, Chem. - An Asian J. 8 (2013) 2701-2707. doi:10.1002/asia.201300771.

[318] F. Wang, F. Li, L. Ma, M. Zheng, Few-Layer MoS2 Nanosheets Encapsulated in N-Doped Carbon Hollow Spheres as Long-Life Anode Materials for Lithium-Ion Batteries, Chem. - A Eur. J. 25 (2019) 14598-14603. doi:10.1002/chem.201902624.

[319] Z. Wu, W. Lei, J. Wang, R. Liu, K. Xia, C. Xuan, D. Wang, Various Structured Molybdenum-based Nanomaterials as Advanced Anode Materials for Lithium ion Batteries, ACS Appl. Mater. Interfaces. 9 (2017) 12366-12372. doi:10.1021/acsami.6b16251.

[320] Z. Mi, D. Hu, J. Lin, H. Pan, Z. Chen, Y. Li, Q. Liu, S. Zhu, Anchoring nanoarchitectonics of 1T'-

MoS2 nanoflakes on holey graphene sheets for lithium-ion batteries with outstanding high-rate performance, Electrochim. Acta. 403 (2022) 139711. doi:10.1016/j.electacta.2021.139711.

[321] S. Li, Y. Liu, X. Zhao, Q. Shen, W. Zhao, Q. Tan, N. Zhang, P. Li, L. Jiao, X. Qu, Sandwich-Like Heterostructures of MoS2/Graphene with Enlarged Interlayer Spacing and Enhanced Hydrophilicity as High-Performance Cathodes for Aqueous Zinc-Ion Batteries, Adv. Mater. 33 (2021) 2007480. doi:10.1002/adma.202007480.

[322] X. Liu, H. Ji, H. Fan, Z. Tan, Q. Liu, Y. Wang, L. Yang, M. Li, Y. Chen, D. Wang, Chiral carbon nanotubes decorated MoS2 nanosheets as stable anode materials for sodium-ion batteries, J. Alloys Compd. 887 (2021) 161354. doi:10.1016/j.jallcom.2021.161354.

[323] M. Rana, N. Boaretto, A. Mikhalchan, M. Vila Santos, R. Marcilla, J.J. Vilatela, Composite Fabrics of Conformal MoS2 Grown on CNT Fibers: Tough Battery Anodes without Metals or Binders, ACS Appl. Energy Mater. 4 (2021) 5668-5676. doi:10.1021/acsaem.1c00482.

[324] X. Liu, K. Zhang, K. Lei, F. Li, Z. Tao, J. Chen, Facile synthesis and electrochemical sodium storage of CoS2 micro/nano-structures, Nano Res. 9 (2016) 198-206. doi:10.1007/s12274-016-0981-5.

[325] R. Sun, Q. Wei, J. Sheng, C. Shi, Q. An, S. Liu, L. Mai, Novel layer-by-layer stacked VS2 nanosheets with intercalation pseudocapacitance for high-rate sodium ion charge storage, Nano Energy. 35 (2017) 396-404. doi:10.1016/j.nanoen.2017.03.036.

[326] E. V. Beletskii, M.A. Kamenskii, E. V. Alekseeva, A.I. Volkov, D A. Lukyanov, D. V. Anishchenko, A.O. Radomtseu, A.A. Reveguk, O. V. Glumov, O. V. Levin, One-step atmospheric plasma-assisted synthesis of FeOOH and FeOOH/graphite high performance anode materials for lithium-ion batteries, Appl. Surf. Sci. 597 (2022) 153698. doi:10.1016/j.apsusc.2022.153698.

[327] Q.Q. Xiong, Z.G. Ji, Controllable growth of MoS2/C flower-like microspheres with enhanced electrochemical performance for lithium ion batteries, J. Alloys Compd. 673 (2016) 215-219. doi:10.1016/j.jallcom.2016.02.253.

[328] T.-T. Shan, S. Xin, Y. You, H.-P. Cong, S.-H. Yu, A. Manthiram, Combining Nitrogen-Doped Graphene Sheets and MoS2: A Unique Film-Foam-Film Structure for Enhanced Lithium Storage, Angew. Chemie Int. Ed. 55 (2016) 12783-12788. doi:10.1002/anie.201606870.

[329] Q. Wu, Z. Yao, X. Zhou, J. Xu, F. Cao, C. Li, Built-In Catalysis in Confined Nanoreactors for High-Loading Li-S Batteries, ACS Nano. 14 (2020) 3365-3377. doi:10.1021/acsnano.9b09231.

[330] S. Rehman, X. Gu, K. Khan, N. Mahmood, W. Yang, X. Huang, S. Guo, Y. Hou, 3D Vertically Aligned and Interconnected Porous Carbon Nanosheets as Sulfur Immobilizers for High Performance Lithium-Sulfur Batteries, Adv. Energy Mater. 6 (2016) 1502518. doi:10.1002/aenm.201502518.

[331] Z. Li, S. Deng, R. Xu, L. Wei, X. Su, M. Wu, Combination of Nitrogen-Doped Graphene with

M0S2 Nanoclusters for Improved Li-S Battery Cathode: Synthetic Effect between 2D Components, Electrochim. Acta. 252 (2017) 200-207. doi:10.1016/j.electacta.2017.09.001.

[332] A. Mammoottil Abraham, S.P. Kammampata, S. Ponnurangam, V. Thangadurai, Efficient Synthesis and Characterization of Robust MoS2 and S Cathode for Advanced Li-S Battery: Combined Experimental and Theoretical Studies, ACS Appl. Mater. Interfaces. 11 (2019) 3572935737. doi:10.1021/acsami.9b11967.

[333] Y. Cao, Y. Lin, J. Wu, X. Huang, Z. Pei, J. Zhou, G. Wang, Two-Dimensional MoS2 for Li-S Batteries: Structural Design and Electronic Modulation, ChemSusChem. 13 (2020) 1392-1408. doi:10.1002/cssc.201902688.

[334] A.I. Volkov, A. V. Ivanov, A.A. Vereshchagin, J. V. Novoselova, E.G. Tolstopjatova, V. V. Kondratiev, Electrochemical deposition of PEDOT/MoS2 composite films for supercapacitors, Synth. Met. 285 (2022) 117030 1-11. doi:10.1016/j.synthmet.2022.117030.

[335] V. V. Kondratiev, S.N. Eliseeva, E.G. Tolstopyatova, A.O. Nizhegorodova, Electrochemical cell for the synthesis of nanocomposite materials, RU149730U1, 2014.

[336] M. A. del Valle, Influence of the Supporting Electrolyte on the Electrochemical Polymerization of 3,4-Ethylenedioxythiophene. Effect on p- and n-Doping/Undoping, Conductivity and Morphology, Int. J. Electrochem. Sci. (2016) 7048-7065. doi:10.20964/2016.08.46.

[337] A.R. Hillman, S.J. Daisley, S. Bruckenstein, Ion and solvent transfers and trapping phenomena during n-doping of PEDOT films, Electrochim. Acta. 53 (2008) 3763-3771. doi:10.1016/j.electacta.2007.10.062.

[338] X. Chia, A. Ambrosi, Z. Sofer, J. Luxa, M. Pumera, Catalytic and charge transfer properties of transition metal dichalcogenides arising from electrochemical pretreatment, ACS Nano. 9 (2015) 5164-5179. doi:10.1021/acsnano.5b00501.

[339] M. Ujvari, J. Gubicza, V. Kondratiev, K.J. Szekeres, G.G. Lang, Morphological changes in electrochemically deposited poly(3,4-ethylenedioxythiophene) films during overoxidation, J. Solid State Electrochem. 19 (2015) 1247-1252. doi:10.1007/s10008-015-2746-6.

[340] M.A. Kamensky, S.N. Eliseeva, G. Lang, M. Ujvari, V. V. Kondratiev, Electrochemical Properties of Overoxidized Poly-3,4-Ethylenedioxythiophene, Russ. J. Electrochem. 54 (2018) 893-901. doi: 10.1134/S1023193518130219.

[341] S. Patra, K. Barai, N. Munichandraiah, Scanning electron microscopy studies of PEDOT prepared by various electrochemical routes, Synth. Met. 158 (2008) 430-435. doi:10.1016/j.synthmet.2008.03.002.

[342] A. Liang, Y. Zhang, F. Jiang, W. Zhou, J. Xu, J. Hou, Y. Wu, Y. Ding, X. Duan, Electrochemical Self-Assembly of a 3D Interpenetrating Porous Network PEDOT-PEG-WS2 Nanocomposite for High-Efficient Energy Storage, J. Phys. Chem. C. 123 (2019) 25428-25436.

doi:10.1021/acs.jpcc.9b05227. [343] A. Liang, D. Li, W. Zhou, Y. Wu, G. Ye, J. Wu, Y. Chang, R. Wang, J. Xu, G. Nie, J. Hou, Y. Du, Robust flexible WS2/PEDOT:PSS film for use in high-performance miniature supercapacitors, J. Electroanal. Chem. 824 (2018) 136-146. doi:10.1016/j.jelechem.2018.07.040.

St. Petersburg State University

Manuscript copyright

Volkov Aleksei Igorevich

Electrode materials based on molybdenum disulfide for electrochemical energy sources

Scientific specialty 1.4.6. Electrochemistry

Dissertation submitted for the degree of Candidate of Chemical Sciences

Translation from Russian

Scientific supervisor: Doctor of Chemical Sciences, Kondratiev V. V.

Saint Petersburg 2023

149 Contents

Introduction...............................................................................................................................151

Chapter 1. Literature review......................................................................................................159

1.1 Chemical power sources.................................................................................................159

1.1.1 Lithium-ion batteries...............................................................................................159

1.1.2 Lithium-sulfur batteries...........................................................................................162

1.1.3 Supercapacitors........................................................................................................163

1.2 Anode materials in LIBs.................................................................................................164

1.2.1 Intercalation electrode materials..............................................................................164

1.2.2 Conversion electrode materials...............................................................................165

1.2.3 Layered two-dimensional nanomaterials.................................................................166

1.2.4 Conducting polymers in electrode materials...........................................................167

1.3 Cathode materials in LSBs.............................................................................................170

1.3.1 Approaches to optimizing cathode materials in the LSBs.......................................171

1.4 Electrode materials for supercapacitors..........................................................................173

1.4.1 Materials for double-layer supercapacitors.............................................................173

1.4.2 Materials with pseudocapacity................................................................................174

1.4.3 Conducting polymers in electrode materials...........................................................174

1.5 Molybdenum disulfide as electrode material.................................................................175

1.5.1 Structure and properties of molybdenum disulfide.................................................175

1.5.2 Molybdenum disulfide as an electrode material......................................................176

1.5.3 Molybdenum disulfide synthesis approaches..........................................................181

1.5.4 Modification of molybdenum disulfide based materials.........................................183

1.6 Summary.........................................................................................................................184

Chapter 2. Experimental section...............................................................................................186

2.1 Reagents.........................................................................................................................186