【摘 要】
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发展新型环保二次电池的负极材料是实现习近平总书记提出的走绿色低碳发展道路,为了完善能源结构、保障能源安全发展清洁能源是重要核心。因具有较高的理论容量和相对低的充放电电压,硬碳（HC）被认为是钠离子电池（SIBs）的理想碳基负极材料。硬碳具有比石墨更大的层间距,更有利于充放电过程中钠离子的嵌入/脱出。然而存在充放电过程中初始库伦效率低,倍率性能差的问题,导致比容量下降。尽管已有大量硬碳与其他材料复合
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发展新型环保二次电池的负极材料是实现习近平总书记提出的走绿色低碳发展道路,为了完善能源结构、保障能源安全发展清洁能源是重要核心。因具有较高的理论容量和相对低的充放电电压,硬碳（HC）被认为是钠离子电池（SIBs）的理想碳基负极材料。硬碳具有比石墨更大的层间距,更有利于充放电过程中钠离子的嵌入/脱出。然而存在充放电过程中初始库伦效率低,倍率性能差的问题,导致比容量下降。尽管已有大量硬碳与其他材料复合改性以改善其储钠性能的报道,但它们的容量依然难以满足实际场景的应用。新型二维过渡金属碳化物氮化物MXene（Ti3C2Tx）具有优异的金属导电性,并且表面具有丰富的官能团（-OH,-F,-O）。基于以上背景,本课题创新设计了一种溶剂机械力化学方案,使具有丰富含氧官能团的MXene在球磨过程中功能化硬碳的同时自身原位氧化形成MXene/Ti O2异质结结构从而提高整体电极结构的容量与倍率性能。并结合研究现状,进一步探索60Coγ射线辐照技术在硬碳改性方面的性能影响。本文主要研究内容如下:（1）将HC与MXene在空气氛围环境下以水为溶剂进行球磨。在球磨珠产生的巨大能量作用下,MXene表面边缘的热力学亚稳态钛原子原位氧化形成Ti O2纳米棒,形成MXene/Ti O2异质结结构。另外,MXene表面丰富的官能团在HC/MXene异质界面与HC反应形成了稳定的Ti-O-C共价键。由于具有协同结构特征,HC-MXene/Ti O2复合材料在电流密度为30 m A g-1时容量高达690 m Ah g-1,在1 A g-1电流密度下循环100圈后依然能保持有640 m Ah g-1可逆容量。有利证明了HC和MXene的出色设计,可以协同提升SIBs的电化学性能。（2）将球磨后的HC进行60Coγ射线辐照技术改性以增加其活性位点,进一步提升负极储钠容量。具有高能量、高透射特性的γ射线能够在硬碳结构中有效构造缺陷,从而暴露出大量的配位不饱和位点,进一步加速了其表面上的反应动力学。基于辐照技术的硬碳在电流密度为30 m A g-1时容量可以达到约300 m Ah g-1的良好可逆容量。并且,在电流密度为1 A g-1下经过500次充放电循环后容量保持率达到87%,具有优异的循环稳定性。
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