【摘 要】
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锂离子电池（LIBs）由于性能稳定、技术成熟等优点在传统电子产品和电动汽车等领域得到广泛应用,然而,锂元素在地壳含量低（0.0065 wt%）且全球分布不均匀,限制了LIBs的可持续发展。钠离子电池（SIBs）凭借钠资源丰富（2.36 wt%）、电极电位与锂相近（分别为-2.71 V和-3.04 V）和成本低等优点,被认为是LIBs的替代品之一。然而,Na+（1.02?）的半径大于Li+（0.76
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锂离子电池（LIBs）由于性能稳定、技术成熟等优点在传统电子产品和电动汽车等领域得到广泛应用,然而,锂元素在地壳含量低（0.0065 wt%）且全球分布不均匀,限制了LIBs的可持续发展。钠离子电池（SIBs）凭借钠资源丰富（2.36 wt%）、电极电位与锂相近（分别为-2.71 V和-3.04 V）和成本低等优点,被认为是LIBs的替代品之一。然而,Na+（1.02?）的半径大于Li+（0.76?）的半径,引起电极材料在氧化还原过程中动力学缓慢和体积膨胀等问题,导致电池的倍率性能和循环性能差。因此,迫切需要寻找合适的SIBs电极材料。过渡金属（Cu、Zn、Co）硫化物作为SIBs负极材料具有理论比容量高、结构可设计强和氧化还原电位低等优点,是潜在的SIBs电极材料。然而,CuS、Zn S、Co S作为SIBs材料时存在以下问题:（1）钠离子扩散动力学缓慢,导致倍率性能较差。（2）钠离子嵌入/脱出时引起较大的体积变化,引起电极材料结构坍塌,导致电池循环性能差。为改善上述问题,本论文从结构设计着手开展了一系列研究:1.CuS@NC纳米片空心球的制备及其储钠性能研究。通过溶剂热和煅烧处理相结合,制备了由纳米片组装的CuS@NC空心球。中空结构可以提供足够的空间缓冲体积变化,纳米片结构可以显著减少电子/离子传输途径并提供丰富的活性位点。基于以上优势,CuS@NC复合材料作为SIBs负极时表现出优异的循环性能(在4 A g-1下循环4400次具有288 m Ah g-1的可逆比容量)和倍率性能(在超大电流30 A g-1时,可逆比容量为241.7 m Ah g-1)。此外,将其与Na3V2（PO4）3组装成全电池,结果显示在0.5 A g-1的电流密度下,经过120次循环后,可逆比容量可以保持在121.5 m Ah g-1。2.一维Zn S/Co S@C纳米棒的制备及储钠性能研究。通过溶剂热法,合成了一维纳米棒的前驱体,然后经过硫化处理制备出一维（1D）Zn S/Co S纳米棒（Zn S/Co S@C）。Zn S/Co S@C在作为SIBs的负极时,表现出优异的电化学性能,在1.0 A g-1的电流密度下,经过460次循环后可逆比容量仍然可保持在501.7 m Ah g-1。同时,在0.5 A g-1、30 A g-1的电流密度下,可表现出574 m Ah g-1、100 m Ah g-1的比容量,体现出Zn S/Co S@C优异倍率性能。此性能与已发表相关工作相比具有明显优势。通过非原位XRD、HRTEM分析以及电化学表征对反应机理进行了研究,分析结果表明Zn S/Co S@C是基于转化和合金机制进行钠离子存储。此外,通过与Na3V2（PO4）3成功组装了Zn S/Co S@C//Na3V2（PO4）3全电池,全电池在0.5A g-1下,经过160次循环,显示出180.7 m Ah g-1的高可逆比容量,表明Zn S/Co S@C复合材料具备较好的应用潜景。
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