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锂离子电池在生活中已经被广泛使用，但是锂资源的储量少和价格高限制了锂离子电池的发展。由于钠资源的储量丰富和价格低廉，钠离子电池被认为是能够替代锂离子电池的储能器件。由于锂离子电池中的石墨负极用于钠离子电池时性能并不理想，所以寻找高性能的负极材料是十分重要和迫切的。金属硫化物具有较高的比容量可以被用于钠离子电池负极材料。其中CoS2由于其理论比容量高达872mAhg-1被认为是十分有潜力的负极材料。但是CoS2较低的电导率和严重的体积膨胀，导致了CoS2的储钠性能较差。针对上述问题，本文致力于设计高储钠性能的CoS2基负极材料。具体研究如下：
1.设计石墨化碳(GC)和竹节状的碳纳米管(B-CNT)双层碳保护的CoS2纳米颗粒(CoS2@GC@B-CNT)复合材料。石墨化碳具有高的导电率，并且机械稳定性好，不仅能够提高材料的导电率，也能够阻止颗粒团聚。竹节状的碳纳米管内部具有很多空隙，能够缓解体积膨胀，稳定颗粒结构，并且可以形成导电网络，为电子和离子提供传输通道。CoS2@GC@B-CNT作为负极材料时展现出了良好的储钠性能。在10Ag-1的电流密度下，容量高达419.6mAhg-1，在5Ag-1电流密度下，循环900圈，循环后的容量保持在432.6mAhg-1，容量保持率为95.9%。
2.引入NiS2，设计一种碳纳米管封装的双金属硫化物CoS2/NiS2纳米颗粒(CoS2/NiS2@B-CNT)复合材料。由于NiS2与CoS2有相似的结构，能够形成高质量的界面，加速电子的传输。同时NiS2的引入丰富了氧化还原反应，能够提高电化学性能。碳纳米管封装CoS2/NiS2纳米颗粒，可以提高导电率，阻止颗粒间团聚，抑制体积膨胀，提供电子和离子的传输通道。在CoS2、NiS2和碳纳米管的协同作用下，CoS2/NiS2@B-CNT负极材料展现出了优异的储钠性能。在10Ag-1的电流密度下，容量高达491.6mAhg-1，在5Ag-1电流密度下，循环1000圈，循环后的容量保持在497.6mAhg-1，容量保持率为93.0%。
3.采用静电纺丝技术设计了自支撑柔性的氮、硫共掺杂的碳纳米纤维/CoS2(CoS2@NSCNF)复合材料。将CoS2颗粒内嵌于碳纳米纤维中，不仅可以抑制CoS2的体积膨胀，也可以阻止CoS2的团聚，同时碳纳米纤维构成三维导电网络，能够提高材料的导电性。氮和硫共掺杂能够引入更多的缺陷和活性位点，增强电化学活性。制备的自支撑柔性材料可以直接用作钠离子电池负极，在10Ag-1的电流密度下，容量达到405.9mAhg-1，在5Ag-1电流密度下，循环500圈，容量保持在431.8mAhg-1。
4.引入还原氧化石墨烯(rGO)，设计一种自支撑柔性的rGO/碳纳米纤维/CoS2(CoS2@rGO-CNF)复合材料。rGO的加入能够进一步提高材料的导电性，同时抑制CoS2体积膨胀，稳定结构。同时碳纳米纤维为电子和离子提供传输通道。所制备的自支撑柔性材料直接用于钠离子电池负极，在rGO与碳纳米纤维的协同作用下，CoS2@rGO-CNF负极材料展现出优异的储钠性能，在10Ag-1的电流密度下，容量高达503.3mAhg-1，在5Ag-1电流密度下，循环300圈，循环后的容量保持在550.5mAhg-1。
1.设计石墨化碳(GC)和竹节状的碳纳米管(B-CNT)双层碳保护的CoS2纳米颗粒(CoS2@GC@B-CNT)复合材料。石墨化碳具有高的导电率，并且机械稳定性好，不仅能够提高材料的导电率，也能够阻止颗粒团聚。竹节状的碳纳米管内部具有很多空隙，能够缓解体积膨胀，稳定颗粒结构，并且可以形成导电网络，为电子和离子提供传输通道。CoS2@GC@B-CNT作为负极材料时展现出了良好的储钠性能。在10Ag-1的电流密度下，容量高达419.6mAhg-1，在5Ag-1电流密度下，循环900圈，循环后的容量保持在432.6mAhg-1，容量保持率为95.9%。
2.引入NiS2，设计一种碳纳米管封装的双金属硫化物CoS2/NiS2纳米颗粒(CoS2/NiS2@B-CNT)复合材料。由于NiS2与CoS2有相似的结构，能够形成高质量的界面，加速电子的传输。同时NiS2的引入丰富了氧化还原反应，能够提高电化学性能。碳纳米管封装CoS2/NiS2纳米颗粒，可以提高导电率，阻止颗粒间团聚，抑制体积膨胀，提供电子和离子的传输通道。在CoS2、NiS2和碳纳米管的协同作用下，CoS2/NiS2@B-CNT负极材料展现出了优异的储钠性能。在10Ag-1的电流密度下，容量高达491.6mAhg-1，在5Ag-1电流密度下，循环1000圈，循环后的容量保持在497.6mAhg-1，容量保持率为93.0%。
3.采用静电纺丝技术设计了自支撑柔性的氮、硫共掺杂的碳纳米纤维/CoS2(CoS2@NSCNF)复合材料。将CoS2颗粒内嵌于碳纳米纤维中，不仅可以抑制CoS2的体积膨胀，也可以阻止CoS2的团聚，同时碳纳米纤维构成三维导电网络，能够提高材料的导电性。氮和硫共掺杂能够引入更多的缺陷和活性位点，增强电化学活性。制备的自支撑柔性材料可以直接用作钠离子电池负极，在10Ag-1的电流密度下，容量达到405.9mAhg-1，在5Ag-1电流密度下，循环500圈，容量保持在431.8mAhg-1。
4.引入还原氧化石墨烯(rGO)，设计一种自支撑柔性的rGO/碳纳米纤维/CoS2(CoS2@rGO-CNF)复合材料。rGO的加入能够进一步提高材料的导电性，同时抑制CoS2体积膨胀，稳定结构。同时碳纳米纤维为电子和离子提供传输通道。所制备的自支撑柔性材料直接用于钠离子电池负极，在rGO与碳纳米纤维的协同作用下，CoS2@rGO-CNF负极材料展现出优异的储钠性能，在10Ag-1的电流密度下，容量高达503.3mAhg-1，在5Ag-1电流密度下，循环300圈，循环后的容量保持在550.5mAhg-1。