炭-硫化鐵自組裝復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池(LIBs)作為一種可再生能源，且具有高的能量密度和功率密度等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子器件和電動(dòng)汽車行業(yè)。
　　近些年來，由于鋰資源有限，以及工業(yè)上的大量需求，鋰鹽已經(jīng)變得越來越貴。與此同時(shí)，作為陸地上和海洋中儲(chǔ)量豐富，分布廣泛，且價(jià)格便宜的的資源-鈉元素，使得鈉離子電池在大規(guī)模電力儲(chǔ)能應(yīng)用方面有著非常廣闊的前景。在近期的研究工作當(dāng)中，在新型鈉離子電池方面的研究已經(jīng)逐漸興起，引起了研究者的大量關(guān)注。
　　過渡金屬化

2、合物由于具有較高的理論容量，低成本，且生產(chǎn)工藝簡單，也在引起學(xué)術(shù)界很大的關(guān)注。這里面具有代表性的材料有過渡金屬氧化物、硫化物和氟化物。在電池電極材料的研究當(dāng)中，過渡金屬硫化物已經(jīng)成為目前很有前途的一個(gè)課題，包括有FeS，F(xiàn)eS2，SnS2，Ni3S2，Sb2S3等。同時(shí)硫化鐵作為一種理論容量高，電壓平臺(tái)高，成本效率低，環(huán)境友好以及在自然界中儲(chǔ)量豐富的化合物，也成為鋰/鈉離子電池較有前途的負(fù)極材料。
　　但是硫化鐵在被用作電極材料時(shí)

3、，體積會(huì)發(fā)生較大的變化，這是由于鋰/鈉離子在電極材料中的反復(fù)嵌入和脫出引起的。在放電過程中硫化鐵電極會(huì)快速團(tuán)聚，而且在充電過程中團(tuán)聚的硫化鐵電極不能再回到初始的形貌，這就形成了很大的不可逆過程。另一方面，硫化鐵材料的電化學(xué)特性也不理想:導(dǎo)電性差和動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)遲滯。
　　在本文中，我們提供了一種通過減小硫化鐵尺寸和用碳層包埋方法來提高硫化鐵循環(huán)性能的制備方案。本文通過表面活性劑輔助一步溶劑熱法制備出一種三維菊花狀炭/硫化鐵復(fù)合材料。使

4、用X射線衍射XRD，掃描電子顯微鏡SEM，以及透射電子顯微鏡(TEM)/高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)表征了材料的結(jié)構(gòu)和形貌。通過表征我們得到，這種炭/硫化鐵微米球具有3維菊花狀結(jié)構(gòu)，且平均直徑在15um，同時(shí)硫化鐵納米片和碳納米片緊密貼合，形成了一種“sheet-on-sheet”二維片狀結(jié)構(gòu)，我們的三維微米球結(jié)構(gòu)就是由這種二維片狀結(jié)構(gòu)在溶液中自組裝所得。在我們之后的電化學(xué)測試中，這種材料在作為鋰/鈉離子電池電極材料時(shí)，都表現(xiàn)出優(yōu)