Pin sạc lithium hiện đang được quan tâm tới như là một trong những giải pháp lưu trữ năng lượng tối ưu vì pin có mật độ năng lượng cao và cơ chế phản ứng tương đối đơn giản. Các loại vật liệu làm điện cực anode trong pin lithium là các oxit kim loại, có khả năng lưu giữ các ion Li+ theo cơ chế đan cài (intercalation).
Tuy nhiên các điện cực được tạo thành từ vật liệu có cấu trúc khối nên tuổi thọ, khả năng tích điện, khả năng phóng – nạp và mật độ dòng điện tạo ra thấp. Để khắc phục những nhược điểm trên, việc tìm ra loại vật liệu mới để thay thế trở nên quan trọng. Vật liệu cấu trúc nano nói chung và vật liệu nano MoS2 kết hợp với ống nano carbon (MoS2/CNTs) nói riêng là một trong những giải pháp hữu hiệu nhất ứng dụng trong điện cực của pin.
MoS2 được kết hợp với các vật liệu carbon như carbon nanotube, graphene, carbon vô định hình… có tính dẫn điện cao, giúp vật liệu MoS2 trở nên ổn định hơn. So sánh các loại vật liệu carbon khác nhau thì ống nanocarbon (CNTs) có tính chất điện, độ bền cơ học và diện tích bề mặt hoạt động nổi trội nhất; CNTs có có điện trở suất nhỏ và mạng lưới dẫn electron hiệu quả góp phần gia tăng độ dẫn điện và tốc độ di chuyển của Li+. Bên cạnh đó, CNTs ngăn sự kết tụ của các hạt MoS2 trong suốt chu kì phóng – nạp, duy trì độ dẫn điện và cấu trúc xốp của vật liệu. Một số công trình nghiên cứu chỉ ra sự kết hợp nano MoS2 với CNTs có thể cải thiện tính năng điện hóa của vật liệu điện cực.
Tổng hợp các nghiên cứu gần đây trong cùng lĩnh vực cho thấy, các phương pháp tổng hợp vật liệu nano MoS2/CNTs phổ biến nhất là phương pháp thủy nhiệt (hydrothermal method); phương pháp pha lỏng (solution phase route), hoặc phương pháp tách bóc, trộn hợp và phủ trên lá kim loại. Các phương pháp này tuy hiệu quả trong việc tổng hợp vật liệu nano MoS2/CNTs nhưng thời gian tổng hợp dài, phản ứng thực hiện với nhiệt độ và áp suất cao. Do đó, nhóm nghiên cứu xác định quy trình tổng hợp composite MoS2/SWNTs đơn giản, sử dụng phương pháp vi sóng với ưu điểm tốc độ gia nhiệt nhanh, thời gian phản ứng ngắn; thiết bị tương đối nhỏ gọn và thân thiện môi trường.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, vật liệu nano composite MoS2/SWNTs đã được tổng hợp thành công bằng phương pháp vi sóng. Việc sử dụng dung môi EG làm mội trường phản ứng đã làm tăng hiệu suất của quá trình hình thành, đồng thời liên kết, phát triển các hạt MoS2 trên cấu trúc sợi của SWNTs. Các quá trình này diễn ra càng thuận lợi khi tỉ lệ EG so với SWNTs/H2O càng cao. Kết quả phân tích cho thấy vật liệu composite MoS2/SWNTs tổng hợp ở tỉ lệ thể tích SWNTs/H2O:EG = 1:30 có cấu trúc tốt với sự hình thành các pha 2H-MoS2 và 1T-MoS2 với kích thước hạt 18-20 nm liên kết và phân bố xen kẽ trên cấu trúc của sợi SWNTs. Sự gia tăng khoảng cách giữa các lớp MoS2 lên đến 0,94 nm là một kết quả rất khả quan và đầy hứa hẹn cho việc ứng dụng làm vật liệu anode trong các hệ pin sạc lithium ion.
