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为应对能源危机，开发高效便捷且适合大规模储能的二次电池具有十分重要的意义。由于锂资源稀缺，造成锂盐价格持续上涨，因此钠离子电池成为研究热点。钠源广泛，钠离子电池比能量高，循环寿命长，几乎没有记忆效应，决定了钠离子电池研发的可行性。钠离子电池负极材料是钠离子电池研究中的重要部分，锌具有410mA·g-1的理论比容量，并且能够形成多重二元锌化物。锌基材料作为钠离子电池负极具有较好的应用前景，但电化学性质一直不够好，为解决这些问题提出与碳质材料进行复合材料的制备。
本论文以锌化物负极材料为研究对象，寻找钠离子电池负极材料高比容量且循环稳定性好的锌化物。针对纯氧化锌和硫化锌电极材料循环不理想的问题，采用一步水热法，进行锌基/碳复合材料的制备。通过XRD、SEM研究材料的结构和形貌，采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗测试方法研究材料的电化学性能。
锌基化合物中，ZnS比ZnO具有更高的充放电比容量，但两种材料的循环性能均较差，因此考虑制备复合材料。采用价格低廉的无水葡萄糖为碳源，以H2NCSNH2为硫源制备的ZnS/C(H2NCSNH2)复合材料在50mA·g-1电流密度下首次充放电比容量分别是226.5mAh·g-1/396.7mAh·g-1，首次库伦效率57.1％。从第2次到50次的循环中放电比容量随循环次数减少得很缓慢，充放电比容量十分接近，第50次循环放电容量仍有161mAh·g-1。以Na2S为硫源，制备的ZnS/C(Na2S)复合材料在同样电流密度下首次充放电比容量分别是493.6mAh·g-1/909.4mAh·g-1，首次库伦效率为54.3％，但循环到第50次时充放电比容量仅剩100mAh·g-1左右。
由于ZnS/C(Na2S)复合材料具有很好的充放电比容量，进而对ZnS/C(Na2S)复合材料在N2气氛中650℃、700℃、750℃和800℃下焙烧，探究焙烧温度对复合材料性能的影响。研究结果表明，在小电流密度下ZnS/C-750℃复合材料表现出较好的充放电比容量和循环性能，在200mA·g-1的电流密度下，ZnS/C-650℃、ZnS/C-750℃和ZnS/C-800℃复合材料循环到50次时充放电比容量基本接近，均约为200mAh·g-1。综合充放电、循环和倍率性能曲线以及循环伏安、交流阻抗的测试结果，认为ZnS/C-750℃复合材料的电化学性能最优。
为提高ZnS/C-750℃复合材料首次库伦效率和循环稳定性，采用机械球磨法，以ZnS/C-750℃和来自镀锡板生产车问的副产物锡泥（主要成分为SnO2）为实验原料，制备ZnS/C-SnO2复合材料。在不同电流密度下充放电测试，ZnS/C-SnO2复合材料首次库伦效率均在57％左右，ZnS/C复合材料首次库伦效率平均约为45％，由此可见SnO2的引入明显提高了电极材料的首次库伦效率。在50mA·g-1充放电曲线中，不同球磨时间（1h、5h、10h和15h）制备的ZnS/C-SnO2复合材料中，球磨5h所制备得电极材料首次充放电比容量为496.7mAh·g-1/905.4mAh·g-1，首次循环库伦效率为54.8％，在200mA·g-1恒流循环曲线中，经50次循环后容量保持在265.3mAh·g-1/269.5mAh·g-1，每次循环充放电容量衰减率为0.567％/1.193％。ZnS/C-SnO2复合材料表现出的优异电化学性能可能与材料的协同效应有关，ZnS/C的容量高且Sn的电子导电性好，因此复合材料具备理想的比容量和优良的循环稳定性。综合考虑电极材料的充放电比容量和循环性能以及结合循环伏安、交流阻抗测试结果，认为球磨5h所得ZnS/C-SnO2复合材料具有最优的电化学性能。
本论文以锌化物负极材料为研究对象，寻找钠离子电池负极材料高比容量且循环稳定性好的锌化物。针对纯氧化锌和硫化锌电极材料循环不理想的问题，采用一步水热法，进行锌基/碳复合材料的制备。通过XRD、SEM研究材料的结构和形貌，采用恒流充放电、循环伏安、交流阻抗测试方法研究材料的电化学性能。
锌基化合物中，ZnS比ZnO具有更高的充放电比容量，但两种材料的循环性能均较差，因此考虑制备复合材料。采用价格低廉的无水葡萄糖为碳源，以H2NCSNH2为硫源制备的ZnS/C(H2NCSNH2)复合材料在50mA·g-1电流密度下首次充放电比容量分别是226.5mAh·g-1/396.7mAh·g-1，首次库伦效率57.1％。从第2次到50次的循环中放电比容量随循环次数减少得很缓慢，充放电比容量十分接近，第50次循环放电容量仍有161mAh·g-1。以Na2S为硫源，制备的ZnS/C(Na2S)复合材料在同样电流密度下首次充放电比容量分别是493.6mAh·g-1/909.4mAh·g-1，首次库伦效率为54.3％，但循环到第50次时充放电比容量仅剩100mAh·g-1左右。
由于ZnS/C(Na2S)复合材料具有很好的充放电比容量，进而对ZnS/C(Na2S)复合材料在N2气氛中650℃、700℃、750℃和800℃下焙烧，探究焙烧温度对复合材料性能的影响。研究结果表明，在小电流密度下ZnS/C-750℃复合材料表现出较好的充放电比容量和循环性能，在200mA·g-1的电流密度下，ZnS/C-650℃、ZnS/C-750℃和ZnS/C-800℃复合材料循环到50次时充放电比容量基本接近，均约为200mAh·g-1。综合充放电、循环和倍率性能曲线以及循环伏安、交流阻抗的测试结果，认为ZnS/C-750℃复合材料的电化学性能最优。
为提高ZnS/C-750℃复合材料首次库伦效率和循环稳定性，采用机械球磨法，以ZnS/C-750℃和来自镀锡板生产车问的副产物锡泥（主要成分为SnO2）为实验原料，制备ZnS/C-SnO2复合材料。在不同电流密度下充放电测试，ZnS/C-SnO2复合材料首次库伦效率均在57％左右，ZnS/C复合材料首次库伦效率平均约为45％，由此可见SnO2的引入明显提高了电极材料的首次库伦效率。在50mA·g-1充放电曲线中，不同球磨时间（1h、5h、10h和15h）制备的ZnS/C-SnO2复合材料中，球磨5h所制备得电极材料首次充放电比容量为496.7mAh·g-1/905.4mAh·g-1，首次循环库伦效率为54.8％，在200mA·g-1恒流循环曲线中，经50次循环后容量保持在265.3mAh·g-1/269.5mAh·g-1，每次循环充放电容量衰减率为0.567％/1.193％。ZnS/C-SnO2复合材料表现出的优异电化学性能可能与材料的协同效应有关，ZnS/C的容量高且Sn的电子导电性好，因此复合材料具备理想的比容量和优良的循环稳定性。综合考虑电极材料的充放电比容量和循环性能以及结合循环伏安、交流阻抗测试结果，认为球磨5h所得ZnS/C-SnO2复合材料具有最优的电化学性能。