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锂离子电池是目前使用最广泛的储能器件,也是储能领域最受关注的研究热点。负极作为电池的关键材料,对电池的电化学性能有着至关重要的影响。目前锂离子电池商用负极材料为石墨材料,但石墨材料理论比容量较低,且存在一定安全隐患。此外,传统石墨材料并不适用于钠离子电池,因此亟需寻找能与之匹配的高性能负极材料。基于此背景,研究人员将重点集中在转化-合金型负极材料上。由于具有高的理论比容量和独特的二维层状结构优势,锡基硫化物(SnS2和SnS)得到了广泛的研究。但由于其在充放电过程中易发生巨大的体积膨胀效应,导致锡基硫化物循环性能极差。因此,本论文的研究工作将致力设计和开发可显著提高SnS2和SnS在作为锂/钠离子电池负极材料时的循环寿命的有效策略,从而改善SnS2和SnS的储锂/储钠性能。三部分研究工作摘要如下:1.提出了一步法烧结合成锂离子电池SnS基负极材料新策略,得到的自支撑式电极,可直接用作负极组装电池。采用低成本,高吸水性滤纸作为碳纸基底前驱体,滤纸经碳化后保留了三维碳纤维结构,可促进电荷及离子转移;葡萄糖经碳化后形成碳保护层,可抑制SnS在循环过程中的体积膨胀。所得材料在0.5 A g-1电流密度下充放电循环200圈后可逆容量为696.2 mAh g-1,在大倍率(2.0 A g-1)下可逆容量仍可达到562.3 mAh g-1。该方法简单易行,成本低廉,具有一定的实际应用价值。2.以SnS2作为研究对象,提出了一种有效延长转化-合金型锂离子电池负极材料循环寿命的新策略。通过对二氧化钛纳米管阵列进行氢气烧结处理,增加其表面氧空位浓度,从而提升SnS2与TiO2之间的化学结合力。并在SnS2表面包覆聚吡咯层以抑制体积膨胀。所得到的H-TiO2@SnS2@PPy具有极佳的循环性能,在2.0 A g-1下循环2000圈后可逆容量仍有508.7 mAh g-1,容量保持率高达89.7%。结合第一性原理计算结果和实验结果可以证明TiO2氧空位浓度的增加可促进其与SnS2的化学结合力,从而大幅延长SnS2负极材料的循环寿命。3.提出简易有效的一步烧结法合成长寿命SnS2/三维氧化还原石墨烯钠离子电池负极材料的新策略。通过对石墨烯表面进行电荷修饰,使其可与SnS2前驱体溶液中的络合离子以静电作用力结合,以实现SnS2纳米颗粒在石墨烯网络中的均匀分散。所得到的SnS2@3DRGO复合材料表现出优异的循环性能和倍率性能。在2.0 A g-1电流密度下循环700圈后,比容量仍保持在401.1 mAh g-1,容量保持率达75.4%。在1.0、2.0、3.0和5.0 A g-1电流密度下的可逆容量分别为608.6、540.9、502.7和449.3 mAh g-1。综上所述,本论文工作为制备低成本,长寿命和高容量的锂离子电池与钠离子电池锡基硫化物(SnS2和SnS)负极材料提供了新的策略和思路。