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当今,高能效长寿命锂离子电池(LIBs)和钠离子电池(SIBs)的开发越来越受到大家的关注。然而由于锂资源短缺问题、安全问题,尤其是能量密度的提升问题(商业化石墨仅372 mA h g-1 比容量),使得LIBs的发展受到很大限制。SIBs具有广阔的发展前景,但钠离子半径较大,在反复的循环中容易产生更为严重的体积膨胀和结构塌陷从而导致电池容量的迅速衰减,因此SIBs对于电极材料有更高的要求。近年来,对负极材料的微观形貌及结构进行改性设计,被研究者们视为提高锂/钠离子电池能量密度和循环寿命的有效手段。本文针对电极材料在应用过程中存在的导电性不足、比容量较低、体积效应严重导致循环性能和倍率性能较差等问题,从材料的组成和结构入手,设计了两种具有良好微观结构的金属基化合物/氮掺杂碳导电支撑复合材料(ZnNb2O6/NC和Co2P/NC),并对其在LIBs和SIBs中的反应机理和电化学性能进行了系统的探讨。主要内容总结如下:(1)针对Nb2O5存在的理论比容量低、导电性差等缺点,创造性地将T-Nb2O5与比表面积大、适配性好的ZIF-8结合,成功制备了铌基合金氧化物/多孔导电氮掺杂碳(ZnNb2O6/NC)复合物。铌基合金氧化物与氮掺杂碳支架的结合有效地提高了铌基类材料的导电性以及结构稳定性,并表现出优异的储锂性能(在2 A g-1的电流密度下经800次循环后,比容量可达470.5 mA h g-1)。(2)过渡金属磷化物(TMPs)常用磷源(三苯基膦,NaH2PO2,红磷,PH3等)在合成过程中大多存在步骤繁琐,污染度高,产物不均一等问题,合成的TMPs在反复循环中容易出现结构塌陷和粉化现象。基于此,我们利用具有独特结构及绿色可再生特性的植酸作为磷源,高效合成具有高分散Co2P纳米颗粒及以氮掺杂碳为导电支撑的开放式网状结构的多孔柔性Co2P/NC复合材料。该方法可以轻易的应用到其他TMPs的合成(已成功合成Ni2P/NC,Cu3P/NC和Fe2P/NC),表明此合成策略具有很好的通用性。所得的Co2P/NC有良好的导电性和柔韧性,能直接用作自支撑柔性无粘结电极材料,可避免传统电极材料制备工艺所带来的不利影响。研究结果表明,柔性Co2P/NC电极应用于LIBs和SIBs时,经大电流、长循环后仍表现出非常好的结构稳定性和优异的电化学性能(LIBs:在10 A g-1电流下经1000次循环后,比容量稳定为563.6 mA h g-1;SIBs:在1.0 A g-1电流密度下,2500次循环后仍保持132.3 mA h g-1)。