【摘 要】
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Ni3S2具有出色的化学稳定性和良好的电子电导率,作为钠离子电池负极显示高理论比容量;然而,其在循环过程中会面临严重的体积膨胀及材料粉化,导致其循环稳定性差。为了解决上述问题,本论文从结构设计,表面改性和形貌调控等方面对Ni3S2电极进行改进,主要研究成果如下:（1）采用化学镀方法,通过原位形成的氢气泡作为模板,控制镀液p H值和温度,获得具有不同孔结构的三维多孔镍。结果显示,化学镀液的p H=9
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Ni3S2具有出色的化学稳定性和良好的电子电导率,作为钠离子电池负极显示高理论比容量;然而,其在循环过程中会面临严重的体积膨胀及材料粉化,导致其循环稳定性差。为了解决上述问题,本论文从结构设计,表面改性和形貌调控等方面对Ni3S2电极进行改进,主要研究成果如下:（1）采用化学镀方法,通过原位形成的氢气泡作为模板,控制镀液p H值和温度,获得具有不同孔结构的三维多孔镍。结果显示,化学镀液的p H=9,温度为70℃条件下所制备的三维多孔镍的孔结构最佳。以该三维多孔镍为基底,采用水热法在其表面生长出三维多孔Ni3S2纳米片阵列,然后进行表面磷化处理,获得三维多孔磷化Ni3S2纳米片阵列。该电极结构中,三维多孔结构可以缓解循环过程中的体积变化,纳米片阵列结构可以缩短电子的传输路径;此外,经过表面磷化处理后得到的磷化层可以增强导电性,并且同时稳定电极/电解质界面,提升了Ni3S2电极的电化学性能。将其作为钠离子电池的负极材料时,三维多孔磷化Ni3S2电极在100 m A g-1下经过100次循环后可提供387.5 m Ah g-1的比容量,即使在1.6 A g-1的大电流密度下,三维多孔磷化Ni3S2电极的比容量仍保持362.4 m Ah g-1。（2）以该三维多孔镍为基底,水热法制备出具有纳米片和纳米管混合形貌的三维多孔Ni3S2电极;然后采用恒电位沉积获得三维多孔Ni3S2@In电极。结果表明,在三维多孔结构和金属铟包覆层的协同作用下,三维多孔Ni3S2@In电极的首次库伦效率高达87.4%,在100 m A g-1下经过150次循环后,仍然可提供457.8 m Ah g-1的比容量;当电流密度增大至1.6 A g-1时,三维多孔Ni3S2@In电极仍保持325.4 m Ah g-1的比容量。（3）以三维多孔镍为基底,控制水热时间,调控Ni3S2电极形貌,并研究了不同微观形貌对其电化学性能的影响。结果表明,在较短的水热时间内,三维多孔Ni3S2电极趋向于生成纳米片阵列;随着水热时间的增加,逐渐向纳米管阵列转变,并最终完全转变为纳米管结构。电化学性能显示,三维多孔Ni3S2纳米管阵列电极具备最优的长循环性能和倍率性能,在100 m A g-1的电流密度下循环200次后,比容量保持在279.1m Ah g-1,保持率达到53.7%,远高于三维多孔Ni3S2纳米片阵列电极（26.6%）和三维多孔纳米片和纳米管复合形貌的Ni3S2电极（38.7%）,当电流密度增大到1.6 A g-1,三维多孔Ni3S2纳米管阵列电极仍可提供291.1 m Ah g-1的比容量。
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