锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、环保等优势,是重要的能量存储设备之一,在便携式器件和大型设备中具有广泛的应用。锂的不断消耗使其成本增加,可用性降低。钠离子电池具有成本低、钠资源丰富、氧化还原电位高等优点,在过去几十年里得到了广泛的研究,被认为是锂离子电池很有前景的替代品。作为商业化电池负极材料,石墨具有较好的循环能力和较长的循环寿命,但是其低电位下的锂/钠枝晶现象可能会导致安全问题。此外,较低的比容量不能满足大规模储能的要求。因此,寻找大容量、高安全性、长循环寿命、高能量密度的锂/钠离子电池负极材料具有十分重要的意义。金属硫族化合物,包括金属氧化物、金属硫化物、金属硒化物等,具有独特的晶体结构和基于转化或合金化反应的高理论比容量,是高能量密度电池负极材料的研究重点。与金属氧化物和金属硫化物相比,金属硒化物具有可观的理论体积容量密度和更好的电导率。本论文选择金属硒化物为研究对象,采用不同方法合成形貌各异的金属硒化物锂/钠离子电池负极材料,并对其电化学性能进行改性。同时对金属硒化物的反应机制和动力学过程进行了相关研究。具体内容如下:(1)石墨烯具有优异的电子导电性和良好的力学性能,常被用于改善电极材料的电化学性能。我们使用水热法制备石墨烯修饰FeSe2纳米颗粒复合材料。与纯FeSe2纳米颗粒相比,FeSe2@rGO(还原氧化石墨烯)复合材料具有更高的容量和更好的倍率性能,这是由于石墨烯不仅提高了电子导电性,而且还可以防止活性物质的粉化,在长循环中保护结构的稳定性。FeSe2@rGO复合材料在0.1 A g-1电流密度下,100圈后的锂电容量可以达到945.8 mAh g-1,远高于一些已报道的金属硒化物材料。我们还使用类似的方法合成石墨烯修饰CdSe纳米颗粒复合材料。石墨烯的引入大大提高了CdSe纳米颗粒的电化学活性,使CdSe@rGO复合材料具有更大的离子扩散系数和更低的转移阻抗。我们还发现CdSe的锂离子存储机制是由嵌入、转化和合金化反应构成。(2)为了防止活性物质与电解液发生副反应,我们采用碳包覆策略,在ZnSe纳米颗粒表面形成稳定的异质界面。通过调节碳包覆含量,可以极大发挥电极材料的电化学活性。碳包覆在改善颗粒导电性的同时,还可以减小电极材料的体积变化。这种方法简单高效,具有很好的应用前景。(3)针对金属硒化物较差的导电性和较大的体积变化,我们设计了双碳导电网络结构,不仅可以提高FeSe2纳米颗粒的内部导电性,而且为颗粒之间提供连续的导电通道。碳基体和柔性RGO还可以作为弹性的缓冲空间,可以承受电极的结构应变和体积变化。(4)我们用静电纺丝和热处理两步法,设计了具有核壳结构的一维SnSe@C复合材料。碳纤维与SnSe形成的核壳结构可以有效提高电极材料的导电性,也可以防止活性物质从集流体上脱落,提高结构和循环的稳定性。非原位测试证明SnSe晶体结构储钠过程可以分为嵌入、转换和合金化三个过程。我们还通过调节纺丝成分,合成具有自支撑结构的MnSe@C复合材料,并探究温度对电极材料的影响。具有自支撑结构的碳基体不仅可以为颗粒提供三维导电网络和加快离子传输,还可以抑制电极材料的体积变化和防止颗粒粉化导致容量衰减。这种方法有利于金属硒化物复合材料的批量生产。