【摘 要】
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目前商用的石墨类锂离子电池负极材料由于其较低的理论容量和较慢的离子扩散速率,难以满足制备高容量锂离子电池的需求。因而迫切需要开发高性能的负极材料以提高锂离子电池整体容量。而一些具有高比容量的负极材料（合金类材料,转化机制类材料等）在锂离子嵌入的过程中往往面临体积膨胀大,电子和离子传导率低等问题,极大地制约了这些新型负极材料在锂离子电池中的应用。构建碳基三维多孔网状结构负极材料是一种新兴的锂离子电池
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目前商用的石墨类锂离子电池负极材料由于其较低的理论容量和较慢的离子扩散速率,难以满足制备高容量锂离子电池的需求。因而迫切需要开发高性能的负极材料以提高锂离子电池整体容量。而一些具有高比容量的负极材料（合金类材料,转化机制类材料等）在锂离子嵌入的过程中往往面临体积膨胀大,电子和离子传导率低等问题,极大地制约了这些新型负极材料在锂离子电池中的应用。构建碳基三维多孔网状结构负极材料是一种新兴的锂离子电池负极材料设计思路,是当下的研究热点之一,其能够有效缩短锂离子扩散距离并提供孔洞空间以缓解体积膨胀,进一步提升锂离子电池负极材料的性能。基于现有碳基三维多孔网状结构的设计,本文制备了具有缺陷的二硫化钼/碳三维多孔网状结构,石墨烯/碳纳米管/硅三维多孔网状结构,石墨烯/氧化硅三维多孔网状结构并将其应用于锂离子电池负极材料,具体研究内容如下:1.通过溶剂热的方法制备了二硫化钼/碳的杂化材料,并在氢气条件下煅烧引入硫缺陷,获得了具有丰富缺陷的二硫化钼/碳的杂化材料。一方面,少层二硫化钼纳米片和碳层相互交织构成的三维多孔网状结构有利于微米尺度下的锂离子和电子的传输;另一方面,具有丰富缺陷的二硫化钼可以在原子尺度提供更多的锂离子嵌入位点以提升材料的倍率特性。将该材料用于锂离子电池时表现出较高的可逆比容量（在0.1A/g的电流密度下,循环100次后容量保持有1163m Ah/g）以及良好的倍率性能（在1,2和5A/g的电流密度下,容量分别为942,894和801m Ah/g）。2.将硅与三维多孔石墨烯及碳纳米管复合,通过自组装形成硅/三维多孔石墨烯/碳纳米管三元复合材料。这种设计能够有效提高结构稳定性,使其表现出良好的电化学稳定性。将该材料用于锂离子电池时,在50m A/g的电流密度下充放电比容量稳定在1700m Ah/g左右,相比于硅材料,循环稳定性具有明显的提升。3.从原始的凹凸棒中提取出具有电化学活性的无定型氧化硅,并将其与三维多孔石墨烯复合,自组装形成氧化硅/三维多孔石墨烯复合材料。这种设计有效地提高了该电极材料的循环稳定性。将其初步探索用于锂离子电池时,在100m A/g的电流密度下经过100次充放电循环,容量仍保持在400m Ah/g左右,表明其具有良好的电化学稳定性。
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