【摘 要】
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由于价格低廉、资源丰富、理论容量高、环境友好等优势,铁基复合材料作为锂离子池负极体系受到广泛关注,而作为钾离子电池负极材料鲜有报道。本论文采用Fe3O4作为前驱体,通过
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由于价格低廉、资源丰富、理论容量高、环境友好等优势,铁基复合材料作为锂离子池负极体系受到广泛关注,而作为钾离子电池负极材料鲜有报道。本论文采用Fe3O4作为前驱体,通过两种方案改性其储钾性能:(1)采用水热法制备了粒径约为200 nm的Fe3O4纳米化材料,并复合还原氧化石墨烯(rGO)获得Fe3O4@rGO复合负极材料,探究了石墨烯的引入对Fe3O4储钾性能的影响;rGO可有效增加负极材料比表面积和电子电导率,且能缓解负极材料在充放电过程中较大的体积变化引起的应力,因而Fe3O4@rGO复合负极材料显示更好的循环稳定性和倍率性能,在100 mA·g-1电流密度下,经过100次充放电循环后,Fe3O4@rGO放电比容量可达到93 mAh·g-1。(2)采用化学气相沉积法制备了具有异质结构的FeSe2/Fe3Se4@rGO复合材料,研究了 FeSe2/Fe3Se4两相间的异质结对其储钾性能的影响及相关机理。DFT计算表明异质结可有效促进钾离子与电子的输运,有利于提升反应动力学。rGO的引入可增加负极材料的电子电导率,且降低了其较大的体积变化产生的应力,因此,FeSe2/Fe3Se4@rGO复合材料显示较好的储钾性能。在100 mA·g-1电流密度下,FeSe2/Fe3Se4@rGO可获得的最高可逆放电比容量为418 mAh·g-1,经过100次充放电循环后,放电比容量仍能保持在405 mAh·g-1。
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