【摘 要】
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近年来,过渡金属硫化物由于具有理论容量高、能量密度大以及放电电压合适等优点而受到广泛关注。其中,FeS2具有较高的理论容量(894 m A h g-1)以及无毒和低成本的特点,具有巨大的潜力。但是,FeS2在嵌锂/脱锂过程中存在体积膨胀和导电性差的缺点。生物质衍生碳由于其廉价、工艺简单以及具有微纳多级结构和富含多种有机官能团的特点,已经被应用于锂离子电池电极材料中并表现出较好的性能。因此,开发以生
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近年来,过渡金属硫化物由于具有理论容量高、能量密度大以及放电电压合适等优点而受到广泛关注。其中,FeS2具有较高的理论容量(894 m A h g-1)以及无毒和低成本的特点,具有巨大的潜力。但是,FeS2在嵌锂/脱锂过程中存在体积膨胀和导电性差的缺点。生物质衍生碳由于其廉价、工艺简单以及具有微纳多级结构和富含多种有机官能团的特点,已经被应用于锂离子电池电极材料中并表现出较好的性能。因此,开发以生物质为模板和碳源,制备FeS2/生物质碳复合材料,以期提高材料容量,改善材料的循环稳定性以及倍率性能。本论文选择以葱根、杨树枝条以及山银花为生物质模板和碳源,通过铁盐浸渍、高温焙烧和硫化工艺,制备出具有不同形貌的FeS2/C复合材料,同时利用TG、XRD、FT-IR、SEM、TEM、XPS以及Raman光谱等进行了表征,并探究了铁盐浸渍浓度、焙烧温度、硫粉用量、硫化温度等对产物的显微结构和储锂性能的影响。恒电流充放电循环性能测试结果显示:以葱根为生物质模板和碳源制备的内腔肋状FeS2@S-C复合材料,在0.1 A g-1下循环250次后,比容量增加到1100 m A h g-1,在1.0 A g-1循环1000次后比容量可保持449 m A h g-1;以杨树枝条为生物质模板和碳源制备的管状FeS2@S-C复合材料,0.1 A g-1下循环200次后具有1177 m A h g-1的可逆比容量;在1.0 A g-1循环1500次后放电容量增加到474 m A h g-1;以山银花为生物质模板和碳源制备的片状FeS2@N/S-C复合材料,在0.1 A g-1下,经过100次循环,容量可达1259 m A h g-1,1.0 A g-1下循环1500次后的放电容量可增加到505 m A h g-1。
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