【摘 要】
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鉴于锂资源的不足以及对储能需求的不断提高,研发高性能的钠离子电池（Sodium-ion battery,SIB）具有重要的经济价值和战略意义。具有较高的理论比容量的Bi2S3,被认为是开发高比能SIB负极材料的理想材料。然而,其固有的在脱/嵌钠过程中的体积膨胀和较差的反应可逆性导致了其容量在循环过程中的快速衰减。本论文以水热法合成的Bi2S3纳米棒为研究模型,针对性地采用电极-电解液界面改性、导电
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鉴于锂资源的不足以及对储能需求的不断提高,研发高性能的钠离子电池（Sodium-ion battery,SIB）具有重要的经济价值和战略意义。具有较高的理论比容量的Bi2S3,被认为是开发高比能SIB负极材料的理想材料。然而,其固有的在脱/嵌钠过程中的体积膨胀和较差的反应可逆性导致了其容量在循环过程中的快速衰减。本论文以水热法合成的Bi2S3纳米棒为研究模型,针对性地采用电极-电解液界面改性、导电聚合物包覆、异质结构引入和元素掺杂等方法,改善Bi2S3电极的循环和倍率性能。本论文主要分为以下三个部分:（1）首先探究了酯类和醚类电解液对Bi2S3电极储钠性能的影响和容量衰减机制。然后采用超薄碳层包覆方法,进一步提升了Bi2S3电极的反应可逆性。研究发现,超薄碳层可以促进电解液中PF6-的分解从而在电极表面产生富含Na F的电极-电解液界面层（Solid-electrolyte interphase,SEI）,提升Bi2S3电极的反应可逆性。（2）采用包覆导电高分子聚吡咯（PPy）和引入Mo S2/Bi2S3异质结构方法,分别解决Bi2S3电极纳米棒团聚和铋颗粒循环粗化的问题。PPy包覆改善了循环过程中纳米棒之间的团聚,同时作为人工固体电解质界面有机层,提高Bi2S3电极的倍率以及循环性能。Mo S2/Bi2S3异质结构,提升了电极的循环稳定性。制备的Mo S2/Bi2S3@PPy三相复合材料,获得了循环性能稳定和高倍率性能的钠离子电池负极材料。（3）采用Fe掺杂Bi2S3/C,研究发现Fe不仅可以作为物理屏障抑制铋的晶粒粗化,也提高了合金化反应的低电压容量和电极的脱嵌钠动力学。Fe-Bi2S3/C电极具有382 m A h g-1的高比容量,在10 A g-1的高电流密度下,容量保留率高达76%。Fe-Bi2S3/C负极与Na3V2（PO4）3正极匹配时,无需任何预钠化或复杂纳米结构的辅助,即可实现156 W h kg-1的高能量密度。
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