【摘 要】
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钠离子电池的原料储量丰富,倍率性能和高低温性能也较好,成为应用前景广泛的二次储能电池。但是,由于钠离子半径比锂离子大,在嵌入-脱嵌过程中很容易破坏活性材料的物理结构,并导致材料循环稳定性能的下降,因此研究容量更高、循环周期较长的负极材料是研究钠离子电池的关键。在众多的储钠负极材料中,金属硒化物以较高的理论容量脱颖而出,然而其在储钠时也存在体积膨胀较大的问题,且电阻率较高,对电化学性能有所影响,因此
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钠离子电池的原料储量丰富,倍率性能和高低温性能也较好,成为应用前景广泛的二次储能电池。但是,由于钠离子半径比锂离子大,在嵌入-脱嵌过程中很容易破坏活性材料的物理结构,并导致材料循环稳定性能的下降,因此研究容量更高、循环周期较长的负极材料是研究钠离子电池的关键。在众多的储钠负极材料中,金属硒化物以较高的理论容量脱颖而出,然而其在储钠时也存在体积膨胀较大的问题,且电阻率较高,对电化学性能有所影响,因此,金属硒化物的存在较多的制备改进空间。根据上述问题,本文重点从杂原子掺杂,构建异质结构,进行空间结构设计等角度对金属硒化物改性,进而改善其电化学性能。（1）以硝酸锌、2-甲基咪唑和聚乙烯吡咯烷酮为原料,通过静置法制备ZIF-8十二面体。在ZIF-8的基础上,进行Fe3+掺杂经进一步硒化制得Fe掺杂的Zn Se纳米结构（记为Fe-Zn Se@NC）。Zn Se具有较高的容量,ZIF的骨架结构能起到支撑作用,Fe离子掺杂能提供更多的活性位点,提高电池的容量。当Fe（NO3）3·9H2O的添加量为10 mg时,Fe-Zn Se@NC的性能最优,在100 m A g-1下的可逆容量为310 m Ah g-1,在1A g-1下循环500圈后容量仍有280 m Ah g-1。（2）以硝酸锌、硝酸铁、二氧化硒为原料,水合肼为还原剂,先通过一步水热法合成Zn Se/Fe Se2二元金属硒化物,该硒化物具有异质结构,与单金属硒化物相比其容量更高,证明了Zn Se/Fe Se2间的异质结构能提高电化学性能,并确定出Zn源与Fe源的最佳添加比例为1:2。在此基础上,复合石墨烯制备出Zn Se/Fe Se2-r GO复合材料,石墨烯能提高材料的导电性并且缓解充放电过程中的体积膨胀,当石墨烯浓度为1 mg ml-1时,材料的容量最高,在100 m A g-1下循环100圈后的容量为587.1 m Ah g-1。（3）以氯化锌、铁氰化钾和聚乙烯吡咯烷酮为原料制备Zn3[Fe（CN）6]2普鲁士蓝类似物（Zn-Fe PBA）作为前驱体,再通过硒化制得Zn Se/Fe Se纳米复合材料。其中,PVP作为分散剂能够调节Zn-Fe PBA的形貌和结构,从而影响Zn Se/Fe Se的电化学性能。通过实验证明当PVP的使用量为0.6 g时,制得的Zn Se/Fe Se纳米复合材料具有最佳的电化学性能,在100 m A g-1下有549.0 m Ah g-1的可逆容量。这得益于硒化后的Zn Se/Fe Se保持了Zn-Fe PBA疏松多孔的结构,能缓解充放电过程的体积膨胀,且C-N键的引入能有效提高材料的导电性。
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