作为电池容量的主要贡献者,负极材料的质量直接影响了整个电池的电化学性能。由于较高的理论容量和更丰富的氧化还原反应,过渡金属硫化物(TMSs)应用于LIBs负极材料已引起越来越多的关注。但是,在锂化过程中TMSs会发生较大的体积膨胀,因此导致相应LIBs的循环稳定性较差。合理设计基于TMSs与导电碳载体/基体结合在一起的复合纳米结构,可有效的增强其储锂性能。基于设计不同的结构和引入碳基质的策略,本文分别制备了Fe1-xS纳米颗粒与氧化还原石墨烯(Fe1-xS@rGO)、ZIF-67衍生的具有沸石咪唑骨架结构的空心CuCo2S4@C以及核壳结构的CoIn2S4微球与碳化聚丙烯腈(CoIn2S4@CPAN)的复合材料。相比于对应的纯相物质,它们表现出更好的性能。引入的碳基质不仅可以充当结构缓冲剂,有效地缓解循环时的体积变化,而且还可以充当导电剂,显著提高所得复合材料的电导率。设计的分层纳米结构还有助于促进离子/电子快速转移,降低电荷转移电阻,从而改善电化学性能。本文的具体研究内容如下:(1)利用简单的原位水热法合成了 Fe1-xS与氧化还原石墨烯的纳米复合材料(Fe1-xS@rGO)。经过rGO包裹后,Fe1-xS颗粒的形态从六角形薄片变成尺寸更小的不规则颗粒。Fe1-xS@rGO作为负极材料时,在0.1 A/g的电流密度下,可提供1575.5 mAh/g的初始放电容量,在200次循环后其放电容量可以维持在907.8 mAh/g,库伦效率接近100%。其改善的电化学性能可归因于rGO基质的加入,有效的缓解了Fe1-xS的体积变化,同时提高了复合材料的导电性,增加了Li+离子的传输通道。(2)利用溶剂热-退火法,通过对ZIF-67衍生的ZIF-67/Cu-Co双氢氧化物进一步硫化,合成了具有咪唑酯结构的CuCo2S4@C材料。当被应用于LIBs负极材料时,CuCo2S4@C在0.1 A/g时可提供1715.0 mAh/g的初始放电容量,在200次循环后其放电容量可以维持在1100.8 mAh/g,远优于纯相CuCo2S4纳米粒子(646.9 mAh/g)。CuCo2S4@C的良好电化学性能与其材料结构有关,空心的结构和薄壳赋予了材料高的电化学活性和快速的电化学反应动力学。(3)通过简单的自模板水热法,设计合成了具有核壳结构的CoIn2S4微球。随后将获得的核壳CoIn2S4微球与PAN的混合物在氮气保护下高温煅烧得到CoIn2S4@CAPN复合材料。受限于CoIn2S4微球独特的核壳结构和碳化PAN中的含N碳环结构,CoIn2S4@CAPN复合材料表现出优异的储锂性能。在0.1 A/g时,CoIn2S4@CAPN可提供1214.2 mAh/g的初始放电容量,并且在首圈后的库伦效率维持在98.5%左右,在250次循环后,其可逆放电比容量可以维持在779.8 mAh/g。此外,即使电流密度增加到5 A/g,它仍保留在0.1 A/g条件下50%的容量。同时还探讨了CoIn2S4@CAPN电极的的结构-性能关系。