【摘 要】
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锂离子电池具有高能量/功率密度、低功耗、高性价比、绿色环保等固有优势,被广泛用于电子产品、电动汽车、智能电网、航空航天等领域。由于传统锂离子电池的能量密度受限于石墨负极材料,因此具有高容量、优异倍率性能、环境友好且低成本特点的新型负极储锂材料亟需开发。硫化镍具有资源丰富、热稳定性强和理论储锂比容量高等优势,但其电子和离子导电性差,并且其储锂过程中颗粒易团聚和粉碎,仍需进一步优化改性。因此,本论文以
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锂离子电池具有高能量/功率密度、低功耗、高性价比、绿色环保等固有优势,被广泛用于电子产品、电动汽车、智能电网、航空航天等领域。由于传统锂离子电池的能量密度受限于石墨负极材料,因此具有高容量、优异倍率性能、环境友好且低成本特点的新型负极储锂材料亟需开发。硫化镍具有资源丰富、热稳定性强和理论储锂比容量高等优势,但其电子和离子导电性差,并且其储锂过程中颗粒易团聚和粉碎,仍需进一步优化改性。因此,本论文以硫化镍作为研究对象,通过复合介孔碳实现上述问题的改善。首先优化制备方法,实现硫化镍与介孔碳的有效复合;随后通过原位掺杂铁原子调节电极材料的电子结构,稳定相变过程,提高复合材料的导电性;最后利用分散剂的的吸附作用,减小硫化镍颗粒尺寸,使其能均匀的分布在碳骨架上,缩短锂离子在电极内的扩散及传输距离,最终获得了储锂性能良好的系列硫化镍-介孔碳复合材料。具体研究内容如下:（1）Ni3S2/介孔碳复合材料的制备及其储锂性能研究。以沥青为碳源,SBA-15为模板,二乙基二硫代氨基甲酸镍为金属源和硫源,在表面锚接模板碳化的同时,原位实现硫化镍负载。探究不同混合溶剂对材料形貌结构及电化学性能的影响,其中以CS2为溶剂制备的硫化镍-介孔碳复合材料在0.2 A g-1电流密度下循环200圈后容量仍保持在713.2 m Ah g-1。（2）Fe元素掺杂调控Ni S/介孔碳复合材料及其储锂性能研究。在硫化镍-介孔碳复合材料的制备过程中加入乙酰丙酮铁为铁源,实现复合材料的原位铁掺杂。掺铁后复合材料的结构得到优化,储锂性能获得大幅改善,在0.2 A g-1电流密度下循环200圈后容量可达1307.1 m Ah g-1。铁掺杂可以抑制Ni3S2颗粒的生长,同时材料的表面碳石墨化程度和导电性得到提高,介孔碳层间距发生宽化,有利于Li+在体相扩散传输,缓解转化反应的体积效应和极化现象。（3）β-环糊精分散调控Ni3S2/介孔碳复合材料及其储锂性能研究。以β-环糊精为分散剂,经过高温碳化-去模板处理制得系列复合材料。研究材料制备过程中β-环糊精的作用。所得材料具有碳纳米纤维交错生长在介孔碳表面的结构,同时原位生长的Ni3S2颗粒均匀分散在介孔碳骨架上。其中Ni3S2/C-CD（1/50）作为锂离子电池负极材料在0.2 A g-1电流密度下循环200圈后容量可达855.6 m Ah g-1,甚至在0.5 A g-1下循环1000圈后容量能保持891.5m Ah g-1。
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