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锂离子电池因其具有高的能量密度、使用寿命长和环境污染小等特点,被认为是理想的储能体系。但是,随着锂离子电池的应用范围越来越广泛,锂资源分布不均匀和成本越来越高等问题变凸显了出来,这将会极大地限制锂离子电池的进一步发展。对比锂,钠资源储量丰富,安全性更高,成本更低。但是受到正极材料电压的限制,在传统的钠离子电池中,其工作电压和能量密度都普遍偏低。所以,人们又继续开发性能优异且资源丰富、价格低廉的新型储能体系,最近几年新兴的钠离子基双离子电池就是其中之一。锑基材料因为理论比容量高、电位合适、储量丰富和环境友好等优点,被认为是理想的储锂(钠)材料。但是,锑基材料在储锂(钠)时,体积会发生改变,大电流下的循环稳定性差,这些限制了其在大规模储能领域的发展。为了解决上述问题,本论文主要是通过合理的设计锑基纳米复合材料的结构来提升其储锂(钠)的电化学性能。具体研究内容如下:(1)针对金属锑颗粒储锂时体积变化大和大电流下的循环稳定性差的问题,采用三氯化锑、柠檬酸、氰胺和氧化石墨烯为原料,通过一步高温碳热还原的方法成功制备出了类西瓜瓤的蛋黄-壳结构,即金属锑纳米颗粒原位嵌入由无定型碳和石墨烯组成的三维氮掺杂导电碳基质的碳笼里且金属锑颗粒通过Sb-O-C键与石墨烯相连。在500 mAg-1的电流密度下,经过400次循环后的可逆比容量为592mAhg-1。即使在1000mAg-1的大电流密度下,经过700次充放电循环后,可逆比容量依然高达413 mA hg-1。因此,有效的设计与优化电极材料的结构是提升电极材料性能的一个重要的思路。(2)为了探寻高性能的锑基纳米复合材料作为钠离子基双离子电池的负极,同样以三氯化锑、柠檬酸、氰胺和氧化石墨烯为原料,通过一步高温碳热还原的方法制备金属锑颗粒原位嵌入三维氮掺杂导电碳基质并将其作为负极。同时,用商业化膨胀石墨作正极、1 M NaC104 EC/PC/DMC=2:1:1(v/v/v)作电解液以及玻璃纤维作隔膜组装成钠离子基双离子电池。电化学测试结果表明,在1000 mAg-1大电流密度下,经过1400圈长循环后依然有73 mA h g-1的放电比容量,库伦效率高达98.3%且在200 mA g-1的电流密度下,放电中压高达3.5 V。由此,合理的构筑电极材料的结构对提高储钠性能同样也是适用的。