【摘 要】
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在极力提倡低碳环保、生活水平日益提高的大背景下,新能源汽车、电子产品得到迅猛发展,迫切需要开发出高容量、充电快、安全环保的锂离子电池负极材料。硫化亚锡（SnS）因晶格间距大（4.04?）、理论比容量高(1138 m Ah g-1)、嵌锂电位安全（1.411 V）等优点受到广泛关注。然而,大的体积膨胀和低的电导率导致SnS具有较差的循环性能。大量研究表明,SnS与导电性好的碳纤维复合是解决上述问题的
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在极力提倡低碳环保、生活水平日益提高的大背景下,新能源汽车、电子产品得到迅猛发展,迫切需要开发出高容量、充电快、安全环保的锂离子电池负极材料。硫化亚锡（SnS）因晶格间距大（4.04?）、理论比容量高(1138 m Ah g-1)、嵌锂电位安全（1.411 V）等优点受到广泛关注。然而,大的体积膨胀和低的电导率导致SnS具有较差的循环性能。大量研究表明,SnS与导电性好的碳纤维复合是解决上述问题的有效策略。因此,本文以制备高性能的自支撑SnS/碳纤维电极材料为目标,系统性地研究了活性物质含量、纺丝工艺、金属化合物和杂原子掺杂改性对电极材料性能的影响。具体研究内容如下:（1）采用单轴静电纺丝制得不同配比的SnS/碳纤维复合材料（SnS/MCFs-1、SnS/MCFs-2和SnS/MCFs-3）。在最佳配比的基础上,通过同轴静电纺丝技术设计出两种不同结构的复合材料:SnS@中空多通道碳纤维（SnS@HMCFs）和SnS@多通道碳纤维（SnS@MCFs）。500次循环后,SnS@HMCFs的放电比容量达到379.3 m Ah g-1(0.5 A g-1下),表现出较好的循环性能。这主要归因于设计的中空多通道结构不仅能有效地缓解SnS在嵌/脱锂化时所发生的体积变化,还有利于电解液快速地渗入到电极材料中,加快Li+的传输。（2）设计异质结结构来进一步提高SnS@HMCFs的电化学性能,分别通过静电纺丝技术和水热法制得二氧化钛改性的Ti O2/SnS@HMCFs复合材料、二硫化钼改性的MoS2/SnS@HMCFs复合材料。电化学研究表明,MoS2/SnS@HMCFs具有更好的循环性能:500次循环后,MoS2/SnS@HMCFs的可逆比容量为610.1m Ah g-1(0.5 A g-1下),容量保持率为53.79%。这主要归因于MoS2与SnS的储锂电位不同,两者能通过交替充放电来减少电极材料的内部应力;另外,MoS2与SnS间能构成p-n异质结,加快电子的流动。（3）对碳纤维进行硼和磷原子掺杂来改善碳基材料的理化性质。通过静电纺丝、水热法分别制得硼原子掺杂的MoS2/SnS@B-HMCFs、磷原子掺杂的MoS2/SnS@P-HMCFs和硼磷双原子共掺杂的MoS2/SnS@BP-HMCFs。其中,MoS2/SnS@BP-HMCFs表现出更好的电化学性能:500次循环后,MoS2/SnS@BP-HMCFs的可逆比容量高达854.4 m Ah g-1(0.5 A g-1下);在0.1 A g-1、0.2 A g-1、0.5 A g-1、1.0 A g-1和2.0 A g-1的电流密度下,MoS2/SnS@BP-HMCFs的可逆比容量分别为1261.8 m Ah g-1、1013.6 m Ah g-1、924.2 m Ah g-1、709.4 m Ah g-1和651.4 m Ah g-1。这得益于B和P双原子共掺杂产生的协同效应赋予了电极材料更高的导电性和更多的Li+吸附位点。
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