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在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天,绿色二次电池作为一种新型高效的能源装置获得了与日俱增的关注。铁镍二次电池由于具有循环性能优异、制造成本低、环境友好等优点,被认为是未来较具竞争力的化学电源。当前,铁镍电池依旧存在充电效率低、极易钝化、析气严重、自放电、高倍率性能较差等缺点。因此,在一定程度上制约着其大规模商业化生产。针对上述铁镍电池存在的缺点,本论文主要进行了以下方面的研究:(1)新型FeS@RGO纳米复合材料的合成与研究:通过一个简单的环境友好的直接共沉淀法将FeS纳米粒子固定在还原氧化石墨烯纳米片上,制备出FeS@RGO纳米片复合材料,并将该新型材料首次用作碱性铁镍二次电池负极材料。形貌表征测试表明,FeS纳米粒子均一的、紧密的固定在还原氧化石墨烯纳米片的表面上。电性能测试表明,FeS/RGO电极在没有任何导电添加剂以及具有较高的活性物质负载量(约40 mg cm-2)的条件下,表现出了较好的高倍率充电/放电容量和优异的循环稳定性。在较高的充电/放电倍率5 C、10 C和20 C(6000 mA g-1)下,FeS@RGO电极的放电比容量分别为288 mAh g-1,258 mAh g-1和220 mAh g-1。值得一提的是,FeS@RGO电极在2 C充电/放电倍率下经过300次循环后,容量保持率仍达到87.6%,表现出超好的循环性能。FeS@RGO材料的优异的电化学性能主要来源于其具有较高的比表面积,较高的电导率和强健的薄片支撑结构。由于具有快速的充放电能力,FeS@RGO纳米复合材料非常适合作为高性能的碱性二次电池的负极材料。(2)新型Fe3O4@Ni3S2复合材料的合成与性能研究:通过简单的三步法成功地制备出Fe3O4@Ni3S2微球,并将其作为一种新型铁镍电池负极材料。在这种复合材料中,Ni3S2纳米粒子紧密地包裹在Fe3O4微球的表面上。与纯的Fe3O4和Fe3O4@NiO微球相比,合成出的Fe3O4@Ni3S2复合材料表现出更好的高倍率性能。在1200 mA g-1较高的放电倍率下Fe3O4@Ni3S2电极的放电比容量为481.2 mAh g-1,而纯的Fe3O4电极的放电比容量仅为83.7 mAh g-1。此外,相对于纯的Fe3O4材料,Fe3O4@Ni3S2也表现出优异的循环稳定性。在120 mA g-1倍率下,Fe3O4@Ni3S2电极经过100次循环后,容量保持率高达95.1%,然而纯的Fe3O4电极的容量保持率仅为52.5%。可以得知,Ni3S2材料的包覆极大地改善了Fe3O4@Ni3S2电极的电化学性能。研究表明,Ni3S2涂层作为一个有益的添加剂,可以明显阻止Fe(OH)2钝化膜的形成,进而增强电极的电子导电性,提高电极反应的可逆性,同时一定程度上可以抑制铁负极析氢反应的发生。由于具有优异的电化学性能,Fe3O4@Ni3S2复合材料将会是一种很有前途的碱性铁镍二次电池的负极材料。(3)花状NiS的合成及其对铁电极电性能的影响:首先运用L-半胱氨酸辅助法合成花状NiS,并将NiS当作添加剂应用到铁镍二次电池的负极材料中,研究NiS添加剂对铁负极电化学性能的影响。与纯的四氧化三铁电极相比,添加NiS的铁电极表现出较好的高倍率性能和循环稳定性,尤其是添加10%的NiS性能最佳。添加10%的NiS电极在6000 mA g-1较高倍率下的放电容量能达到352.1mAh g-1。并且,在600 mA g-1的倍率下经过100次循环后,其放电容量仍达到406.2 mAh g-1(对应的循环保持率为80.3%)。初步研究表明,NiS可以用作高效的电极添加剂,提高铁镍电池的倍率和循环性能。