论文部分内容阅读
钠离子电池由于具有比能量高、工作温度范围宽以及循环寿命长等优点而备受关注。电极材料对钠离子电池的性能起到了决定性作用,尤其是负极材料。目前,钠离子电池负极材料多为硬碳,但是,硬碳的比容量较低,并不能满足大规模存储系统的应用。因此,研究开发钠离子电池负极材料变得尤为重要。本文主要对锡基负极材料进行研究,相比于碳基负极材料低的比容量,锡基负极材料显示出了很大的优势。但是锡基化合物有几个不可避免的问题,即低电导率和充放电过程中较大的体积膨胀。为了有效地缓解上述问题,本文设计并制备了二氧化锡纳米棒/三维石墨烯阵列结构电极（SnO2/GF）和二硫化锡纳米片/垂直石墨烯阵列结构电极（SnS2/VG）。本文分别通过一步水热法和溶剂热法制备了SnO2/GF纳米棒和SnS2/VG纳米片两种阵列结构。GF和VG的加入能够明显的增加两种锡基化合物的电导率,同时形成的三维阵列结构能够充当一个缓冲矩阵,抑制纳米颗粒在充放电过程中的体积膨胀。此外,阵列结构能够有效地增加材料的比表面积,为钠离子/锂离子的嵌入提供了更多的活性位点。SnO2/GF纳米棒阵列作为钠离子电池负极时,测试电流密度为40mA·g-1下,首圈比容量高达445mAh·g-1,随后的库伦效率接近于100%,其循环性能和倍率性能要优于锂离子电池。SnS2/VG纳米片阵列电极用作钠离子电池负极时,电流密度40mA·g-1下,首圈容量可达750mAh·g-1,远高于其用作锂离子电池负极时的容量,同时,倍率性能也更加优异。此外,我们对纯粉末和复合材料进行了阻抗分析对比,结果表明复合材料的阻抗远小于纯粉末的阻抗,电极材料的阻抗发生明显减小,说明GF和VG的加入对材料的性能提升发挥了至关重要的作用。