【摘 要】
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近年来,锂离子电池具有高电压、高能量密度、自放电小和循环寿命长等特点,所以被广泛地应用于新能源汽车和便携式电子设备等领域。但锂储量不足导致了锂离子电池的成本持续走高,急需寻找到能够取代锂电的储能体系。而锂和钠属于同一主族,性质相似且储量更加丰富,所以钠离子电池逐渐进入了人们的视野。与锂离子电池的问题类似,钠离子电池在循环过程中也会因为电极材料的膨胀、脱落导致循环性能差、容量较低。所以一般会运用微观
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近年来,锂离子电池具有高电压、高能量密度、自放电小和循环寿命长等特点,所以被广泛地应用于新能源汽车和便携式电子设备等领域。但锂储量不足导致了锂离子电池的成本持续走高,急需寻找到能够取代锂电的储能体系。而锂和钠属于同一主族,性质相似且储量更加丰富,所以钠离子电池逐渐进入了人们的视野。与锂离子电池的问题类似,钠离子电池在循环过程中也会因为电极材料的膨胀、脱落导致循环性能差、容量较低。所以一般会运用微观尺寸调控,和制备复合材料的方法来改善负极材料的储纳性能。基于这种思路,本文运用静电纺丝技术设计并制备了一种含有规则孔道的碳纳米纤维和一种多孔二硫化镍碳纤维复合材料,并且在储钠体系中表现出优异的电化学性能。研究主要内容如下:(1)以碲纳米线(Te NWs)为模板,聚丙烯腈为碳、氮源,利用静电纺丝技术制备了碲-聚丙烯腈复合物纤维(Te-PAN)。然后经过刻蚀、高温煅烧后得到了具有规则孔道的碳纳米纤维(NRP-CNF)。由于拥有一定的杂原子掺杂和特殊孔道,极大改善了材料的导电性、电解液接触面积和钠离子传输速率。与传统的石墨和无孔碳纤维相比,NRP-CNF表现出了优异的倍率性能(在10 A g-1的大电流下,可以得到148 mA h g-1的倍率比容量)和循环稳定性(5 A g-1的电流下循环5000圈)。(2)采用静电纺丝和高温煅烧的方法制备了多孔二硫化镍碳纤维复合材料(NiS2NP/p-CNF),超小的NiS2粒子(约为5 nm)均匀地分散在含杂原子的碳纳米纤维里,有效地抑制了体积膨胀并提高了导电性。而多孔碳纳米纤维框架也可以提高电解液的渗透和离子的传输,所以在钠离子半电池中有较高的循环比容量和倍率性能。实验结果表明,运用静电纺丝技术制备的NRP-CNF和NiS2NP/p-CNF纤维在储钠负极中有很大优势,并且这种简易的方法也可以扩展到其他过渡金属硫化物的制备中。
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