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随着对可再生能源储存设备的需求和绿色能源的有效利用(由全球资源和能源短缺问题引起)需求的不断增加,钠离子二次电池凭借钠在地壳中含量丰富和成本低的优势成为最有希望取代锂离子二次电池的能源存储体系。在各类钠离子二次电池负极材料中,金属硫化物和金属磷化物因其自然资源丰富,价格低廉和较高的理论比容量已成为极具吸引力的选择。然而,金属硫化物和金属磷化物在作为钠离子二次电池的负极材料时,随着Na+的嵌入和脱出会产生明显的体积膨胀/收缩效应和反应中间产物易溶于有机电解液的问题,引起较快的容量衰退和较差的倍率性能。针对以上问题,本论文开展了系列研究:(1)NiS1.03中空球和中空笼状材料的可控合成及其在钠离子二次电池半电池和全电池中的应用。采用简单的溶剂热和随后低温退火相结合的方法获得由纳米片组成的NiS1.03多孔中空球(NiS1.03PHS)和NiS1.03多孔中空笼(NiS1.03PHC)两种材料。NiS1.03PHS在作为SIBs负极材料时展现了优异的循环稳定性(在8.0 A g-1的电流密度下,经过6000次循环之后,可逆比容量可保持在127 mAh g-1)和倍率性能(在1.0 A g-1和15.0 A g-1的电流密度下,可逆放电比容量分别高达605 mAh g-1和175 mAh g-1)。通过原位X-射线衍射花样和高分辨透射电镜相结合的方法测试了 NiS1.03作为SIBs负极材料时对钠离子的储存机理。成功组装的N1S1.03 PHSs/FeFe(CN)6全电池,在0.5 A g-1的电流密度下,首圈充电比容量高达460 mAh g-1。上述实验结果表明NiS1.03是一种极具前景的SIBs负极材料。(2)超小的Co1-xS纳米颗粒镶嵌在氮掺杂的多孔中空碳壳上的复合材料可控合成及作为高性能负极材料在钠离子半电池和锂离子半电池的应用首先,通过溶剂热法获得了硫化钴中空球前驱体,其中2-甲基咪唑在中空结构的形成中起关键作用。然后,通过煅烧中空球前驱体,Co1_-S@PPy和前驱体@PPy可以选择性地获得Co1-xS,Co1-xS@C(超小的Co1-xS纳米颗粒完全被碳层包覆)和Co1-xS/C(超小的Co1-xS纳米颗粒镶嵌在氮掺杂的多孔中空碳壳上不仅可以有效的缓解充放电过程中的体积膨胀而且可以有效缩短离子和电子的传输距离)。当Co1-xS,Co1-xS@C和Co1-,S/用作SIBs负极材料时,茌0.5A g-1的电流密度下,经过120次循环之后,Co1-xS/C展现出了最高的可逆比容量和循环稳定性(472 mAh g-1),明显优于Co1-xS@C(122.5 mAh g-1)和Co1-xS(80-1 mAh g-1)的性能。Co1-xS/C在作为LIBs负极材料时,在0.5Ag--的电流密度下,在经过1 00次循环之后可逆比容量可以保持在599 mAh g-1。温和的合成方法和优异的电化学性能表明Co1-xS/C是一种有潜力的能源电极负极材料。(3)氮掺杂碳包覆CoS2/Co4S3微球的可控制备及其作为高性能负极材料在半/全钠离子二次电池中的应用通过溶剂热和后续退火处理相结合的方法构筑了 CoS2/Co4S3@NC微球并将其首次应用到SIBs中。凭借优异的结构稳定性,CoS2/Co4S3@NC在作为SIBs负极材料时表现出了理想的倍率性能(在0.3Ag-1和6Ag-1的电流密度下,可逆充电比容量分别高达650 mAh g-1和2和7 mAh g-1)和循环稳定性(在4 A g-1和6A g-1的电流密度下,分别经过1500次和3000次循环之后,可逆充电比容量分别高达256 mAh g-1和239 mAh gH)。通过动力学分析,CoS2/Co4S3@NC电极的优异倍率性能可归因于可加速离子和电子扩散速率的赝电容行为。此外,成功组装的FeFe(CN)6//CoS2/Co4S3@NC的全电池其首次放电比容量高达5520mAhg-1(电流密度为0.5 Ag-1)。此工作为构筑高性能SIBs负极材料提供了新的研究思路。(4)具有三明治结构的Ni2P/NG/Ni2P复合材料的可控制备及其在钠离子二次电池和锂离子二次电池中负极中的应用通过温和溶剂热和后续磷化处理相结合的实验方法构筑了具有三明治结构的Ni2P纳米阵列/氮掺杂的石墨烯/Ni2P纳米阵列的复合材料(Ni2P/NG/Ni2P),在电化学过程中,三明治结构可以提供有效的离子扩散通道和电子传输路径。因此,Ni2P/NG/Ni22P在作为SIBs和LIBs负极材料时表现出了优异的循环稳定性和倍率性能。在作为SIBs负极材料时,在0.5 A g-1的电流密度下,经过300次循环后,可逆比容量保持在高达188mAhg-1。在作为LIBs负极材料时,在0.3Ag-1的电流密度下,经过100次循环后,可逆比容量可保持在417 mAh g-1。优异的循环稳定性和倍率性能结合温和的制备方法,使Ni2P/NG/N12P成为了一种非常有前景的SIBs和LIBs的负极材料。