【摘 要】
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可充电锂离子电池由于其高能量密度已在便携式电子产品中（例如手机）广泛商业化。但是,锂离子电池目前仍面临着两个最主要挑战:（1）商业化石墨负极材料的理论容量低等缺点,难以满足作为人类社会对动力电源的需求;（2）锂资源短缺严重阻碍了其在大规模储能装置的应用。因此,一方面,可以开发新颖结构、形貌可控且高比容量的负极材料替代商业化石墨负极来提升锂离子电池性能;另一方面,开发新型钾离子电池作为锂离子电池的候
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可充电锂离子电池由于其高能量密度已在便携式电子产品中（例如手机）广泛商业化。但是,锂离子电池目前仍面临着两个最主要挑战:（1）商业化石墨负极材料的理论容量低等缺点,难以满足作为人类社会对动力电源的需求;（2）锂资源短缺严重阻碍了其在大规模储能装置的应用。因此,一方面,可以开发新颖结构、形貌可控且高比容量的负极材料替代商业化石墨负极来提升锂离子电池性能;另一方面,开发新型钾离子电池作为锂离子电池的候选者用于大规模储能装置。本文主要从以下两个方面来展开研究:（1）提出了一种制备单分散碗状NH3插层的二硫化钒（VS2）纳米片新方法。实验中发现反应时间和反应物的浓度比例是最终产物形貌控制的关键。在Ar/H2的气氛下热处理形成多孔的VS2（H-VS2）,随后与氧化石墨烯混合,结合还原过程获得多孔单分散的H-VS2/还原氧化石墨烯复合材料（H-VS2@rGO）。作为锂离子电池的负极材料,H-VS2@rGO电极获得较高的可逆容量、突出的倍率性能和循环稳定性:在1/10 Ag-1的电流密度下,平均容量高达868/525 mAhg-1;在0.2/1Ag-1的条件下,经过150/500次循环,可逆容量仍保持1177/889 mAhg-1。这种优异的电化学性能归因于大比表面积的多孔结构使得可用锂存储的活性位点增加、锂离子扩散距离缩短和受到石墨烯纳米片的保护作用。（2）设计了一种新的项链状四硫化三钒（V3S4）/碳复合材料,该复合材料是通过静电纺丝技术结合热处理过程把V3S4微球封装在N掺杂碳纳米纤维中（V3S4@NCNFs）。作为钾离子电池的负极,其表现出超长的循环稳定性能和优异的倍率性能:在0.2 Ag-1的电流密度下,经过300次循环,仍有445 mAhg-1的高可逆容量,甚至在2 Ag-1经过1000次循环,仍保持245 mAhg-1高可逆容量;在更大的电流密度5/10 Ag-1下,仍获得249/202 mAhg-1的可逆容量。如此优异的电化学性能得益于高离子/电子电导率、快速的电子传输、循环时的结构完整性以及显着的赝电容贡献。
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