【摘 要】
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近几十年来,锂离子电池(LIB)技术的发展和进步极大地改变了人们的生活。然而,由于锂源的有限性,导致锂离子电池价格上涨以及锂源的可持续性,无法满足大规模储能体系的需求,因此,需要研发性能优异,价格低廉的二次储能电池。由于钠在地壳中含量丰富,并且具有与锂离子电池相似的化学性质,因此,钠离子电池(SIB)被认为是二次储能电池的最佳候选者。磷基材料具有优异的储钠能力,是理想的钠离子负极材料。但在实际应用
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近几十年来,锂离子电池(LIB)技术的发展和进步极大地改变了人们的生活。然而,由于锂源的有限性,导致锂离子电池价格上涨以及锂源的可持续性,无法满足大规模储能体系的需求,因此,需要研发性能优异,价格低廉的二次储能电池。由于钠在地壳中含量丰富,并且具有与锂离子电池相似的化学性质,因此,钠离子电池(SIB)被认为是二次储能电池的最佳候选者。磷基材料具有优异的储钠能力,是理想的钠离子负极材料。但在实际应用中,其导电率差,充放电过程中与钠发生合金化反应产生较大的体积膨胀,导致循环可逆性差,倍率性能差等。本文通过结构调控,将红磷单质分别与分级多孔中空CoS和多空腔碳球复合,并研究其作为钠离子负极材料时的电化学性能以及其相应的电化学反应。主要研究内容包括:1、以硬模板法通过溶剂热法制备了大小均匀,直径约为200-300nm的分级多孔的中空CoS,并通过汽化-吸附的方法将红磷限制于CoS内部,获得P@CoS。得益于其独特的多孔分级结构,有效的缩短了钠离子和电子的传输距离,提高了离子和电子的迁移效率;同时增加的比表面积为可逆储钠提供更多的活性位点。P@CoS作为钠离子负极材料进行电化学性能测试时,表现出了超长稳定的充放电循环寿命。在200 mA.f1电流密度下,电池的首次充放电容量首次放电比容量为662.5 mAh·g-1,300次循环后,容量仍能保持在大约为201mAh·g-1。2、根据表面能驱动的自组装方法制备了多孔碳壁相连的多空腔纳米碳球(MCC),内部空间被多个多孔碳壁分成多个彼此相连的小网格,其吸附能力被增强。因此,通过汽化吸附的方式得到高载磷量的P@MCC。P@MCC复合材料50 mA.gf1在电流密度下,首次放电比容量为945.4mAh.g1,150次循环后,容量保持在大约为342.5 mAh·g-1,表现出优异的循环性能。
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