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伴随快速发展的经济,我国能源事业,特别是新能源事业也得到了迅猛发展,从智能手机到电动汽车,智能电网等各个领域都蒸蒸日上。这使得新能源存储技术成为科学技术发展的热点,而在这些能源存储技术中对锂/钠离子电池的研究和开发更是当前新能源器件和新材料领域的工作重点。本论文以锂/钠离子电池负极材料为研究对象,针对高容量转化—合金型负极材料在实验研究和实际生产应用中存在循环稳定性差、首圈库伦效率低等突出问题,通过设计特殊结构的活性物质—金属(金属化合物)—碳复合材料,制备了无定型锡硫化物-Sb2S3-石墨烯三元复合(Sn@Sb2S3-rGO)钠离子电池负极材料、商业SrnO2-Co-C三元复合(N-c-SCC)锂离子电池负极材料、纳米Sn02-Co-C三元复合(N-u-SCC)锂离子电池负极材料。三种负极材料在电化学性能稳定性和库伦效率等方面都表现出极大的提升。本论文的研究工作对锂/钠离子电池新型负极材料的实际应用提供了新的设计思路与理论、实验支持。具体结果如下:(1)利用氧化石墨烯与金属离子静电吸附而结合的特点将其用作碳模板,研究发现水热过程中Sb3+和Sn2+之间的协同抑制效应使得合成的金属硫化物颗粒粒径更小,更有利于钠离子的传输且脱嵌钠时有更小的应力;同时石墨烯优异的导电性和力学性能有助于提高Sb2S3的导电性、缓解Sb2S3在脱嵌钠过程中的体积变化并提供体积变化空间:双硫化物中未结晶的锡硫化物在充放电过程中对复合材料起到很好的屏障作用,不仅可以防止Sb2S3颗粒团聚还能有效缓解其体积膨胀,从而得到该Sn@Sb2S3-rGO三元复合负极材料。作为钠离子电池负极时,Sn@Sb2S3-rGO电极在200 mA g-1的电流密度下循环60圈比容量仍在~600.0 mAh g-1,相较于第二圈的容量保持率为82.3%;在5 A g-1的大电流下比容量可达360.0 mAh g-1,并且首圈库伦效率(ICE)提升明显至69.8%。(2)ZIF-67材料具有比表面积大、粒径可调、可原位转化为碳和金属钴等诸多优点,因而可作为良好的牺牲模板,采用商业SnO2与ZIF-67在液相中进行复合,再通过调控锻烧条件使ZIF-67高温分解原位得到钻金属和掺氮的碳框架,从而得到商业SnO2-Co-C三元复合(N-c-SCC)锂离子电池负极材料。其中Co的主要作用与上述未结晶的锡硫化物类似,为抑制主体材料体积变化和颗粒团聚的强力屏障,增大脱嵌锂过程中Sn和Li2O的接触面积,增加导电性不参与电化学反应;掺N碳的主要作用为增加导电性、提供体积变化空间、缓解体积膨胀,进而延长电极使用寿命。N-c-SCC负极材料表现出改善的性能稳定性和ICE,证实了ZIF-67用作牺牲模板的可行性。(3)在N-c-SCC负极材料的基础之上,进一步用合成纳米SnO2替代商业Sn02,得到纳米Sn02-Co-C三元复合(N-u-SCC)锂离子电池负极材料。其中N-u-SCC-2电极的ICE高达82.3%,远高于合成纳米Sn02电极的61.4%和N-c-SCC-1电极的75.0%;N-u-SCC-2电极因其特殊的结构表现出优异的电化学性能。包括极高的ICE—82.3%,大的比容量和循环性能—200 mA g-1电流密度下循环100次容量保持在~975.0 mAh g-1,超长的循环寿命—500 mA g-1电流密度下循环450次容量保持在~760.0 mAh g-1和优异的倍率性能。本文通过选取了机理相似的一种钠离子电池负极材料—Sb2S3和一种锂离子电池负极材料—Sn02,并分别进行碳包覆、双金属复合和纳米化改性研究,实验结果证明结合碳包覆、双金属复合和纳米化三种方法对于改性高容量转化—合金型锂/钠离子电池负极材料电化学性能效果显著,为研究转化—合金型锂/钠离子电池负极材料提供一种新的研究思路。