【摘 要】
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CuxS和FeS2作为锂离子电池负极材料因其较高的理论容量、合适的电压平台、低成本、环境友好等优点被广泛研究。但材料本身由于导电性差以及在充放电时体积易膨胀等缺点,导致电极的循环稳定性较差,容量衰减比较快,阻碍其实际应用。针对这些问题,本文主要采用低温前驱物硫化法制备CuxS和FeS2材料,通过温度、表面活性剂等因素控制材料的形貌,并对其进行碳包覆改性处理,以改善材料的电化学性能。通过控制温度、表
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CuxS和FeS2作为锂离子电池负极材料因其较高的理论容量、合适的电压平台、低成本、环境友好等优点被广泛研究。但材料本身由于导电性差以及在充放电时体积易膨胀等缺点,导致电极的循环稳定性较差,容量衰减比较快,阻碍其实际应用。针对这些问题,本文主要采用低温前驱物硫化法制备CuxS和FeS2材料,通过温度、表面活性剂等因素控制材料的形貌,并对其进行碳包覆改性处理,以改善材料的电化学性能。通过控制温度、表面活性剂的种类及用量等因素制备出纳米片、纳米颗粒等不同形貌的Cu2S纳米结构。采用多巴胺为碳源对Cu2S纳米结构进行了碳包覆处理,结果表明包覆后Cu2S材料的循环与倍率性能得到明显改善,在0.1 A g-1电流密度下循环120圈后仍保持823.3 mAh g-1放电容量,明显高于未改性Cu2S材料的可逆容量（534.2 mAh g-1）。采用三种不同的实验方案制备出颗粒状、六边形纳米片状、微球状等不同形貌的CuS微纳结构。为了提高材料的电导率,缓解活性物质的体积膨胀,本文将三维网状多孔碳材料与CuS进行复合改性,相较于纯相CuS材料,改性后材料的电化学性能得到了明显的提高,在0.1 A g-1电流密度下循环55圈后放电容量保持在336.4 mAh g-1（纯相CuS材料的放电容量仅剩56.4 mAh g-1）。通过不同表面活性剂的种类及用量实现了对FeS2形貌的调控,获得了大颗粒状、微球状等FeS2微纳结构。采用多巴胺为碳源对FeS2进行碳包覆处理,结果显示,碳包覆后的材料电化学性能要优于纯相材料,在0.1 A g-1电流密度下循环100圈后放电容量保持在719.7 mAh g-1。
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