炭/硫化铁自组装复合材料的制备及其电化学性能研究
锂离子电池(LIBs)作为一种可再生能源，且具有高的能量密度和功率密度等优点，已经广泛应用于电子器件和电动汽车行业。 近些年来，由于锂资源有限，以及工业上的大量需求，锂盐已经变得越来越贵。与此同时，作为陆地上和海洋中储量丰富，分布广泛，且价格便宜的的资源-钠元素，使得钠离子电池在大规模电力储能应用方面有着非常广阔的前景。在近期的研究工作当中，在新型钠离子电池方面的研究已经逐渐兴起，引起了研究者的大量关注。 过渡金属化合物由于具有较高的理论容量，低成本，且生产工艺简单，也在引起学术界很大的关注。这里面具有代表性的材料有过渡金属氧化物、硫化物和氟化物。在电池电极材料的研究当中，过渡金属硫化物已经成为目前很有前途的一个课题，包括有FeS，FeS2，SnS2，Ni3S2，Sb2S3等。同时硫化铁作为一种理论容量高，电压平台高，成本效率低，环境友好以及在自然界中储量丰富的化合物，也成为锂/钠离子电池较有前途的负极材料。 但是硫化铁在被用作电极材料时，体积会发生较大的变化，这是由于锂/钠离子在电极材料中的反复嵌入和脱出引起的。在放电过程中硫化铁电极会快速团聚，而且在充电过程中团聚的硫化铁电极不能再回到初始的形貌，这就形成了很大的不可逆过程。另一方面，硫化铁材料的电化学特性也不理想:导电性差和动力学表现迟滞。 在本文中，我们提供了一种通过减小硫化铁尺寸和用碳层包埋方法来提高硫化铁循环性能的制备方案。本文通过表面活性剂辅助一步溶剂热法制备出一种三维菊花状炭/硫化铁复合材料。使用X射线衍射XRD，扫描电子显微镜SEM，以及透射电子显微镜(TEM)/高分辨透射电子显微镜(HRTEM)表征了材料的结构和形貌。通过表征我们得到，这种炭/硫化铁微米球具有3维菊花状结构，且平均直径在15um，同时硫化铁纳米片和碳纳米片紧密贴合，形成了一种“sheet-on-sheet”二维片状结构，我们的三维微米球结构就是由这种二维片状结构在溶液中自组装所得。在我们之后的电化学测试中，这种材料在作为锂/钠离子电池电极材料时，都表现出优异的电化学性能。
电池负极材料;硫化铁;循环性能;碳纳米片;制备工艺;电化学性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
宋怀河
2017
中文
TM242;TM205.1
99
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）