论文部分内容阅读
由于地球上钠的天然丰度及其与锂离子电池相似的储能机制,钠离子电池是一种很有前途的替代选择,能够提供成本效益高的储能。然而,在锂离子电池中常用的阳极材料不适用于钠离子电池,它们通常在钠离子电池中具有较差的电化学性能,因为钠的离子半径比锂离子半径大。因此,钠离子电池领域的主要障碍之一是开发高性能阳极材料,使其具有良好的循环稳定性、高比容量和高倍率性能。所以,探索优良的钠离子电池阳极材料是迫切需要的。特别是,Sb/Bi基阳极材料是具有较高理论容量的钠离子电池阳极材料。然而,它们在充放电过程中的巨大体积变化阻碍了它们在钠离子电池中的实际应用。为此,本文通过一些简单的制备方法合成了Sb/Bi基复合材料,本论文的主要关键点可以概括如下:(1)采用简单的水热法和溶剂热法制备了RGO修饰的Sb2S3纳米棒,并将其用作钠离子电池的负极材料。与纯Sb2S3纳米棒相比,RGO修饰的Sb2S3纳米棒复合材料具有更高的比容量、倍率性能和循环稳定性。在电流密度为100 m Ag-1下,经过60次循环,RGO修饰的Sb2S3纳米棒阳极材料的可逆比容量为652 m Ahg-1,比容量为初始性能的80.3%。其优异的电化学性能表明,RGO修饰的Sb2S3纳米棒是一种很有前途的Sb2S3阳极材料。(2)采用简单的水热法和多巴胺的自聚合制备了Bi Sb S3@氮掺杂碳(NC)核壳纳米棒。作为钠离子电池的负极材料,Bi Sb S3@NC核壳纳米棒具有比容量高、倍率性能好的优良电化学性能。Bi Sb S3@NC电极具有较高的钠存储容量(第二次循环比容量为771.5 m Ahg-1)和良好的倍率性能(1000 m Ag-1时比容量为518.4 m Ahg-1)。电化学性能的提高得益于涂层导电NC层的形成,从而实现了离子/电子的快速转移。Bi Sb S3@NC核壳纳米棒是一种很有前途的高性能负极材料。(3)通过MOF衍生两步法过程,成功地合成了碳包覆的Bi2Te3(Bi2Te3@C)。首先,采用溶剂热法制备了Bi(BTC)(DMF)·DMF·(CH3OH)2(Bi-BTC)材料,然后通过简单的碲化反应将其转化为Bi2Te3@C复合材料。在钠离子电池中用作阳极时,Bi2Te3@C复合材料在钠离子电池中100次循环中的可逆比容量为236.4 m Ahg-1。由于Bi2Te3的纳米尺寸,不仅可以缩短电子和离子的迁移路径,而且可以容忍循环过程中的体积变化,形成的碳还可以提高Bi2Te3纳米粒子的导电性,防止Bi2Te3纳米粒子的团聚。电化学动力学分析表明,材料的大部分容量来源于电容贡献,从而提高了Bi2Te3@C电极的倍率性能。这表明Bi2Te3@C在实际钠储存中有着广阔的应用前景。