【摘 要】
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近年来,为解决锂资源紧缺问题,寻找锂离子电池的替代方案成为了研究热点,钠离子电池具有原料丰富、成本低等优点,被认为是锂离子电池的理想替代品,受到了广泛的关注。钠离子电池中负极材料对电池的整体性能有着关键性影响,因此拥有优异储钠性能的负极材料成为当前钠离子电池的研究热点。硫化锑（Sb2S3）是一种拥有优秀光电性能的半导体材料,具有储钠容量高、制备简单、成本低等特点,在电极材料领域具有广泛的应用前景。
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近年来,为解决锂资源紧缺问题,寻找锂离子电池的替代方案成为了研究热点,钠离子电池具有原料丰富、成本低等优点,被认为是锂离子电池的理想替代品,受到了广泛的关注。钠离子电池中负极材料对电池的整体性能有着关键性影响,因此拥有优异储钠性能的负极材料成为当前钠离子电池的研究热点。硫化锑（Sb2S3）是一种拥有优秀光电性能的半导体材料,具有储钠容量高、制备简单、成本低等特点,在电极材料领域具有广泛的应用前景。本课题围绕着Sb2S3微纳米材料及其石墨烯复合物的可控合成与其作为钠离子电池负极材料的电化学性能研究而展开。本课题的主要研究内容如下:（1）以酒石酸锑钾为锑源,硫代乙酰胺为硫源,双十二烷基二甲基溴化铵为表面活性剂,采用水热法成功合成出由约50 nm厚的片状结构组装而成,直径约为5μm的Sb2S3纳米花微纳米材料。系统研究了硫源和锑源用量、表面活性剂用量、反应温度及时间对所生成产物形貌的影响,并探究Sb2S3纳米花微纳米材料的生长机理;采用改良的Hummers法制备氧化石墨烯（GO）,成功合成出Sb2S3@rGO微纳米复合材料。将所合成的Sb2S3@rGO与Sb2S3纳米花微纳米材料分别作为电池负极材料,组装成钠离子电池进行电化学性能测试。结果表明,当电流密度为100 mA·g-1时,Sb2S3纳米花微纳米材料首圈放充电比容量分别为826.4 mA h·g-1和400.1 mA h·g-1,首圈库伦效率为48.4%,循环50圈后容量保持率为75.5%;相同条件下,Sb2S3@rGO的首圈放充电比容量分别为743.7 mA h·g-1和544.8 mA h·g-1,首圈库伦效率为73.3%,充放电循环200圈后其容量保持率为75.4%,在1000 mA·g-1的大电流密度下仍能保持433.4 mA h·g-1比容量,充分说明了所制备出的Sb2S3@rGO是一种性能优异的钠离子电池负极材料。（2）首次采用近空间升华法（CSS）在极短的时间内制备出了α-Sb2S3@Cu Sb S2无粘结剂电极。所制备的电极主要由非晶Sb2S3材料构成,铜箔与非晶Sb2S3在界面处反应形成Cu Sb S2薄层。此方法简化了传统电极制备过程中复杂、繁琐的步骤,避免了有机溶剂和添加剂的使用,可大大降低电极制备成本。独特的复合电极结构保证了活性物质与集流体之间的牢固连接,可以在不添加粘结剂的情况下保证电极的循环稳定性。将α-Sb2S3@Cu Sb S2电极直接作为钠离子电池负极时,在100 mA·g-1的电流密度下可逆比容量为617.7 mA h·g-1,循环50圈后仍然保持了506.7 mA h·g-1的可逆容量。该电极制备方法为无粘结剂电极的制备提出了一种新的思路,同时也为无粘结剂电极的大规模商业化制备提供了新的可能。
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