【摘 要】
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金属基钠离子负极材料由于其取材广泛、理论比容量和工作电压较高等优点而成为人们研究的热点。但是,金属基材料在充放电过程中会遭遇到巨大的体积膨胀从而使电极材料发生粉碎,最终加快电极材料的比容衰退,这样就难以实现长循环稳定性;另一方面,金属基材料的导电性较差,这会很大程度上限制其电化学性能的发挥。由于碳基材料具有高的导电性、较强的稳定性和易于与金属材料整合等优点,所以通过制备金属和碳的复合材料并在协同作
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金属基钠离子负极材料由于其取材广泛、理论比容量和工作电压较高等优点而成为人们研究的热点。但是,金属基材料在充放电过程中会遭遇到巨大的体积膨胀从而使电极材料发生粉碎,最终加快电极材料的比容衰退,这样就难以实现长循环稳定性;另一方面,金属基材料的导电性较差,这会很大程度上限制其电化学性能的发挥。由于碳基材料具有高的导电性、较强的稳定性和易于与金属材料整合等优点,所以通过制备金属和碳的复合材料并在协同作用下充分发挥两种材料的优点,最终得到具有长循环稳定性和高倍率性能的钠离子电极材料。综上,合理的构筑碳/金属复合材料展示出很好的工业化应用前景。本文选用具有较高理论容量的SnP2O5、Sn、TiO2、Fe1-xC为金属基材料,同时利用不同的物理化学方法构建具有特殊形貌的碳/金属复合材料并研究其对电化学的影响。详细的研究内容和所得结论如下:（1）在石墨烯表面水热沉积一层二氧化锡纳米粒子,再用含磷高分子聚合物进行包覆,通过高温煅烧,合成了碳包覆二氧化锡为核、焦磷酸亚锡为壳的复合材料（am-Sn OxPy@N-GN）。二氧化锡能够提供较高的比容量,焦磷酸亚锡在提供高比容量的同时还能够缓冲二氧化锡的体积膨胀,石墨烯基碳可以提高锡基材料的导电性。经测试分析得,am-Sn OxPy@N-GN具有良好的循环稳定性(在电流密度为1 A g-1时循环3000次比容量仍可维持在201 m Ah g-1)。（2）以金属有机框架ZIF-8为模板,在室温下,以十六胺为束缚剂在ZIF-8表面快速的沉积一层无定形二氧化钛。然后通过高温锌的蒸发制备晶格间距扩大的二氧化钛碳中空复合材料（h-Ti O2@C-800）。晶格间距的增大不仅可以有利于钠离子的快速脱嵌、抑制不可逆反应,同时也能够减小晶格参数、缓解体积膨胀。作为结果,h-Ti O2@C-800展示出高的倍率性能(在8 A g-1的电流密度下的比容量为154 m Ah g–1)和循环稳定性(在5 A g-1的电流密度下循环6000次比容可维持在150 m Ah g–1)。（3）通过热解聚丙烯腈和六水合硝酸铁的混合物,然后盐酸刻蚀,制备多孔氮掺杂的碳纳米片封装Fe1-xC纳米结构(Fe1-xC@C),Fe1-xC@C复合材料展现的优异的电化学性能(500 m A g-1下循环800次比容量为125 m Ah g-1)。
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