鉍納米材料作為鋰-鈉離子電池負極材料的制備與性能研究.pdf

1、當鉍用作電池負極材料時，其質量比容量為386mAhg-1，雖然只比石墨(372mAhg-1)高一點，但其擁有高的體積比容量(3765mAhcm-3)和比較合適的電壓平臺，且鉍的層狀結構有利于電化學過程中Li+/Na+的嵌入與脫出，上述優(yōu)勢使得越來越多的研究人員關注鉍作為鋰/鈉離子電池負極材料的應用。然而，鉍的導電性比較差，同時在鋰離子嵌入脫出過程中會產生體積膨脹致使材料結構崩塌，這會導致材料粉化并脫落，材料的應用受限。目前主要通過碳包覆

2、、材料納米化以及結構創(chuàng)新來提升材料導電性和電化學性能。
　　本論文結合水熱法和碳化來制備Bi/GA復合材料。首先采用水熱法得到花狀的硫化鉍，隨后將花狀的硫化鉍與石墨烯進行非原位復合得到Bi2S3/GA復合材料，最后將所得復合材料高溫碳化得到Bi/GA復合材料。研究表明，硫化鉍是由直徑約10nm的納米線組成的，復合后每個花瓣均由石墨烯均勻的包覆。碳化后復合材料的微觀形貌沒有變化，但是硫化鉍被還原為Bi，且碳化過后硫的蒸發(fā)會產生空隙，

3、有利于增強Bi/GA復合材料的電化學性能。
　　此外，本論文研究了在不同溫度下碳化檸檬酸鉍得到Bi/C復合材料。研究發(fā)現(xiàn)，Bi/C復合材料由Bi納米顆粒與碳組成的，顆粒的直徑均小于50nm，且700℃條件下得到的材料展示了碳具有類石墨烯的形式。電化學測試表明，當將其用作鋰離子電池負極時，在100mAg-1條件下，600℃得到的Bi/C復合材料在經過150次循環(huán)之后放電比容量能達到607mAhg-1。
　　本論文最后設計了一種

4、新穎的材料結構，利用靜電紡絲法成功制備柔性自支撐Bi/CNFs膜納米復合材料。結構測試表明，鉍塊表面包覆了聚合物基碳且由碳納米纖維牽引，材料具有很好的柔性和快速導電子通道。當將所得的Bi/CNFs用于鋰離子電池負極時，Bi/CNFs-1表現(xiàn)出良好的電化學性能，在100mAg-1條件下，經過200次循環(huán)比容量為484mAhg-1，即使升到1Ag-1時，放電比容量仍為242mAhg-1。而當Bi/CNFs-1用于鈉離子電池負極時，在50mA