【摘 要】
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钠离子电池是继锂离子电池之后最具有应用前景的二次电池技术之一,纵观锂离子电池的发展历程,负极材料的研究对锂离子电池的商业化起着至关重要的推动作用。石墨作为商业上最成功的的锂离子电池负极材料,并不适用于钠离子电池体系。而常规钠离子电池负极材料硬碳的比容量一般低于300 mAh/g。因此,开发高能量密度和高稳定性的负极材料成为了推动钠离子电池发展的关键。基于目前的研究动态,本文对两种具有一定优势的钠离
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钠离子电池是继锂离子电池之后最具有应用前景的二次电池技术之一,纵观锂离子电池的发展历程,负极材料的研究对锂离子电池的商业化起着至关重要的推动作用。石墨作为商业上最成功的的锂离子电池负极材料,并不适用于钠离子电池体系。而常规钠离子电池负极材料硬碳的比容量一般低于300 mAh/g。因此,开发高能量密度和高稳定性的负极材料成为了推动钠离子电池发展的关键。基于目前的研究动态,本文对两种具有一定优势的钠离子电池负极材料展开了相关的研究,主要是对其进行了结构设计以及性能优化。具体内容如下:以具有较高理论比容量的二硫化钼负极材料作为研究对象,基于形貌调控和性能优化,在水热合成的过程中掺入碳纳米管以改善二硫化钼固有的低电子传导率,合理设计出了具有二硫化钼/碳纳米管同轴结构的MoS2@CNTs复合材料。最终合成的MoS2@CNTs复合材料具有出色的高倍率性能和优异的循环稳定性。MoS2@CNTs负极在0.5 A/g的电流密度下循环400圈容量（356 mAh/g）几乎无衰减,在5 A/g的大电流密度下能够维持185 mAh/g的较高容量。结果表明,碳纳米管基底提高了本体材料的电导率且稳定的结构支架有效抑制了材料在电化学过程中的体积膨胀问题,从而改善了电极材料的倍率性能并提高了循环稳定性。以具有高储钠容量的金属锡基合金材料作为基点,引入与其存在嵌钠电位差异的活性金属锑,二者作为彼此的缓冲基底用以缓解合金类负极材料在钠化过程中的巨大内部应力,双金属间的协同作用有效提高了合金材料的储钠性能。通过水热法结合高温固相还原制备了锡锑合金/碳纳米纤维（SnSb@CNFs）复合材料,SnSb@CNFs负极在电化学测试中表现出优异的循环稳定性（在0.5 A/g下循环150圈,350 mAh/g）和出色的高倍率性能（5A/g,278 mAh/g）。而后,利用原位XRD和拉曼等测试手段对SnSb@CNFs的嵌钠过程进一步表征,发现微米级的SnSb合金材料并不足以应对钠化/脱钠过程中材料内部产生的极大应力导致的电极材料粉化、非晶化等结构不稳定问题。在锡锑双金属协同提高合金材料储钠的基础上,合理设计微纳结构,通过冷冻干燥热解法合成了 SnSb@C复合纳米片材料,将纳米尺寸的SnSb合金颗粒直接负载在碳纳米片基底上。纳米尺寸的SnSb合金颗粒有利于更均匀地钠化,从而获得更高的比容量（0.5A/g,429.8mAh/g）,且纳米化能够显著降低单个SnSb合金颗粒的绝对体积变化,更加有效缓解体积膨胀问题,从而提高循环稳定性。
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