碳包覆硒化鋅-硫化鋅核殼結(jié)構(gòu)納米復(fù)合材料的設(shè)計合成與電化學(xué)性能研究.pdf

1、碳材料與儲鋰納米材料的復(fù)合是提高鋰離子電池電極材料電化學(xué)性能的主要趨勢，本文首先針對硒基納米復(fù)合材料硒化鋅進行了系統(tǒng)深入的研究，設(shè)計合成出了核殼結(jié)構(gòu)的ZnSe@C，發(fā)現(xiàn)循環(huán)過程中容量逐漸升高且高于理論容量，對此，我們進行了探究，發(fā)現(xiàn)循環(huán)過程中單質(zhì)硒的生成提供了額外的容量。另外，當(dāng)用作鈉離子電池的時候，這種材料也具有較好的性質(zhì)，且循環(huán)過程中不會生成單質(zhì)硒。其次，采用水熱法合成了六方相的硫化鋅空心球結(jié)構(gòu)，再通過乙炔氣熱還原包覆一層碳，設(shè)計出

2、了一種獨特的環(huán)形核殼結(jié)構(gòu)，當(dāng)用作鋰離子電池負極材料的時候，材料具有較好的循環(huán)以及倍率性能，當(dāng)用作鈉離子電池時，在大倍率下仍然具有較好的電化學(xué)性能。本論文的主要研究內(nèi)容可歸納為以下幾個方面:
　　1.首先采用水熱法設(shè)計合成了硒化鋅納米球，然后用碳沉積方法，成功獲得了ZnSe@C核殼結(jié)構(gòu)，直徑約500 nm，碳層均勻的包覆在硒化鋅納米粒的表面和孔隙中，這為鋰化和去鋰化過程提供了體積膨脹和收縮的空間。當(dāng)ZnSe@C應(yīng)用于鋰離子電池電極負

3、極材料時，材料展示出了較高的比容量，以及良好的倍率循環(huán)性能。其在電流密度為200 mA g-1下，循環(huán)400圈后充放電比容量達960mA h g-1。另外，發(fā)現(xiàn)隨著循環(huán)的進行，材料的容量逐漸升高，研究采用非原位X-射線光電子能譜，循環(huán)伏安法控制充放電過程發(fā)現(xiàn)在循環(huán)過程中有單質(zhì)硒的生成，這為容量提升提供了主要的貢獻。這種氧化還原機理給以后的研究也可以提供很大的參考，我們將這種材料用作鈉離子電池負極材料，發(fā)現(xiàn)在比較大的電流密度下，依然具有較

4、好的電化學(xué)性質(zhì)，電流密度1 Ag-1，循環(huán)100圈后，容量保持375 mA h g-1。
　　2、主要討論了運用水熱法合成ZnS中空結(jié)構(gòu)，再通過乙炔氣熱還原在空心球外面包覆一層均勻的碳層。形成一種核殼結(jié)構(gòu)的ZnS@C復(fù)合材料，該材料用作鋰離子電池負極材料時，具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性，在0.2A g-1電流密度下，循環(huán)118圈以后容量保持在575 mAh g-1。當(dāng)用作鈉離子電池負極材料時，材料具有較高的首圈庫倫效率，且循環(huán)50圈以后容