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锡基材料具有高理论比容量而受到广泛的关注和深入研究。但是,锡基材料在长期锂合金化和去合金化过程中,其体积结构发生巨大的变化,产生大的内部应力,以及形成不稳定的固体电解质界面膜,最终导致其电极材料结构发生破坏且容量快速衰减。为了克服上述困难,研究表明电极材料的粒径纳米化、中空结构以及碳复合的锡基材料可以有效缓解其在充放电过程中所产生的体积膨胀和粉化问题。本论文以锡基负极材料为主要方向,通过合理的设计以及简便的制备方法,分别构筑了锡纳米粒子限制在氮掺杂的空心碳球(Sn@N-HPC)、三维石墨烯网络包覆空心二氧化锡球(H-SnO2@rGO)和亚硫化锡纳米粒子负载在三维大孔氮掺杂的超薄碳纳米片上(SnS@N-CNNs)三种材料。由于其独特的结构,所制备的锡基纳米复合材料均表现出很好的储锂性能,取得了以下主要创新结果:(1)Sn@N-HPC与单纯的将量子点油酸锡高温烧结后所获得的锡碳复合材料(Sn/C)相比,循环性能、比容量以及倍率性能均有明显的提高,以0.1 Ag-1电流密度下充放电循环200次之后仍有912 mAh g-1高的比容量,而Sn/C在循环100圈后容量就衰减到只有84mAhg-1。这表明氮掺杂的空心碳球因其大的空隙空间,可以很好的缓解锡在充放电过程的体积膨胀,并且改善整个电极的离子/电子的传输,从而获得很好的循环稳定性和倍率性能。(2)H-SnO2@rGO具有独特的三维纳米结构,为锂离子电池提供多种有利特性,不仅为SnO2球体积膨胀提供强有力的保护,还有利于离子和电子的动力学传输。测试结果显示,以0.1 Ag-1电流密度下循环100次后比容量仍然具有1107 mAh g-1,在电流密度为1 A g-1循环500圈后可以维持552 mAh g-1,展现了杰出的储锂性能。(3)3D SnS@N-CNNs复合材料所具有的氮掺杂碳纳米片不仅可以获得细小的SnS纳米粒子,而且氮掺杂可以提供更多的缺陷,为锂离子以及电子提供更好的传输。另外,三维大孔结构可以为SnS在循环过程中产生的体积效应提供足够的缓冲空间。该电极材料用作锂离子电池负极材料时表现出良好的电化学储锂性能。结果显示,以0.1Ag-1循环50圈后容量有938mAh g-1,以1Ag-1循环700圈后容量仍然可以维持在470 mAh g-1。