【摘 要】
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锡基硫化物作为转换和合金复合型的储钠电极材料,因其具有高的理论容量,丰富的资源等优点在众多的负极材料中脱颖而出。然而,在充放电循环过程中,锡基硫化物材料会不可避免地发生剧烈且不可逆的体积膨胀,从而导致电极的快速粉碎。除此之外,材料本身较差的电导率和迟缓的反应动力学还会导致材料急剧的容量衰减和倍率性能的恶化。上述问题极大的限制了锡基硫化物的应用。本文通过设计异质结构,与碳材料复合等策略,制备了具有异
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锡基硫化物作为转换和合金复合型的储钠电极材料,因其具有高的理论容量,丰富的资源等优点在众多的负极材料中脱颖而出。然而,在充放电循环过程中,锡基硫化物材料会不可避免地发生剧烈且不可逆的体积膨胀,从而导致电极的快速粉碎。除此之外,材料本身较差的电导率和迟缓的反应动力学还会导致材料急剧的容量衰减和倍率性能的恶化。上述问题极大的限制了锡基硫化物的应用。本文通过设计异质结构,与碳材料复合等策略,制备了具有异质结构的锡基硫化物复合材料来缓解上述问题,并对其进行了较为系统的电化学性能研究。本论文的主要研究工作如下:（1）通过巧妙设计,采用简单的水热法配合后续氩气气氛下的煅烧,成功的构建了一种具有异质结构的空心管状Sb2S3@SnS@C复合材料。DFT计算结果揭示了异质结Sb2S3@SnS自建的内置电场极大地促进了离子扩散和电荷转移。Sb2S3气相蒸发产生的空心结构为材料在循环过程中产生的体积膨胀提供了预留内空间,并增加了反应面积。此外,壳层的碳作为保护层也能够有效地缓解体积膨胀。得益于上述的材料的设计和独特的结构,Sb2S3@SnS@C复合材料电极表现出了出色的倍率性能和极好的循环稳定性:在1 A g-1电流密度下循环200次后,仍然保持了 442 mAhg-1的高容量;在5.0 A g-1的电流密度下循环1300次后,仍保留了 200mAhg-1的容量。（2）以水热方法制备花状SnS2,并以此为基底进行表面氧化,得到SnS2@SnO2异质结。随后,在SnS2@SnO2外面包覆多巴胺之后碳化生成SnS2@SnO2@C复合物。得益于异质结构的存在与碳层缓冲体积膨胀的作用,SnS2@SnO2@C电极展示了优异的电化学性能:在0.2Ag-1下循环100圈后保留了 376mAhg-1的比容量,在1.0Ag1下循环350圈保留有197 mAhg-1的比容量。
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