【摘 要】
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科技发展对能源储存装置要求不断提高,对能量密度高、寿命长和倍率性能佳且安全清洁锂/钠离子电池需求越发迫切。研究性能优异的电极材料是制备锂/钠离子电池的关键。钼镍复合材料在电化学反应时涉及多电子转移而理论容量高,且物理化学性质稳定而广泛应用于电化学能源装置中。然而,钼镍复合材料导电率低,体积膨胀大。因此本文通过与石墨烯复合提高材料电导率,并引入纳米颗粒增大比表面积和电化学反应活性位点,随后硫化处理提
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科技发展对能源储存装置要求不断提高,对能量密度高、寿命长和倍率性能佳且安全清洁锂/钠离子电池需求越发迫切。研究性能优异的电极材料是制备锂/钠离子电池的关键。钼镍复合材料在电化学反应时涉及多电子转移而理论容量高,且物理化学性质稳定而广泛应用于电化学能源装置中。然而,钼镍复合材料导电率低,体积膨胀大。因此本文通过与石墨烯复合提高材料电导率,并引入纳米颗粒增大比表面积和电化学反应活性位点,随后硫化处理提高电化学性能。本文主要研究复合材料作锂/钠离子电池电极的电化学储能表现,内容及成果如下:1、使用溶液蒸发法使钼源负载在石墨烯表面,并通过水热法在石墨烯表面形成NiMo O4,并退火得到G/NiMo O4。结果表明NiMo O4纳米线直径约为14nm。合成的G/NiMo O4材料作锂离子电池负极循环稳定,恒电流0.1Ag-1充放电100个周期放电比容量达820m Ahg-1。此工作为石墨烯负载纳米材料提供了借鉴。2、溶液蒸发过程中引入Cu2O纳米颗粒,制备G/Cu2O-NiMo O4复合材料。实验表明纳米颗粒可以有效增大石墨烯层间距离,而增大比表面积和电化学反应活性位点。作为锂离子电池负极,G/Cu2O-NiMo O4复合材料提高材料的倍率性能,以2Ag-1的大电流充放电循环10周期且电流减小到0.1Ag-1后放电比容量可达880m Ahg-1。表明引入纳米颗粒可以有效改善复合材料的电化学性能。3、首先低温水热硫化合成不同金属硫化物,探究各金属硫化物对复合材料性能的影响。其次采用高温气相硫化探究不同氧化物的硫化温度。合成的G/Cu S-MoS2-NiS2复合材料作锂离子电池负极时,以1Ag-1大电流循环300圈放电比容量仍可达479m Ahg-1;以2Ag-1的大电流充放电循环10圈当电流逐渐减小到0.1Ag-1时放电比容量达880m Ahg-1,实验表明复合材料作锂离子电池电极不仅循环寿命长而且倍率性能优异。4、使用高温气相硫化探究合成复合材料的最优温度,并探讨含有不同金属硫化物复合材料的储钠能力。合成的G/Cu S-NiS2-MoS2样品,结构稳定且电化学性能优异。G/Cu S-NiS2-MoS2作钠离子电池负极,大电流循环性能优良:1Ag-1大电流循环500圈比容量可达401m Ahg-1;且倍率性能优异:2Ag-1电流深度循环10圈比容量达352m Ahg-1当电流减小到0.1Ag-1时比容量达500m Ahg-1。复合材料与G/Na3V2（PO4）2O2F组装成的钠离子全电池在0.1Ag-1恒电流测试中经过100圈后比容量达70 m Ahg-1,具有容量高、循环寿命长特点。
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