摘要
铁基硫化物（FeS、FeS2），因其具备高比容量、铁源丰富且廉价、环境友好等优点，很有希望成为储锂和储钠的负极材料。但在充放电过程中,由于铁基硫化物存在体积膨胀效应、多硫化物副产物以及导电性差等问题，严重阻碍其在锂离子和钠离子电池中的电化学性能。为了攻克这些难题，本论文设计了三种不同结构的铁基硫化物与碳复合的材料，尝试来解决这些问题。经过一系列物性表征和储能测试，发现所制备的材料具有独特的结构以及良好的储能性能，主要的研究成果如下： （1）通过简单的SiO2球模板辅助固相法，制备出花簇状堆积的多孔碳原位负载FeS纳米片复合材料。这种碳框架与二维纳米片结合的独特结构既改善了复合材料的导电性和离子扩散速率，又能缓解体积膨胀的问题，而且充分增加了活性材料与电解液接触，极大提升活性材料的利用效率。所制备的材料经过锂离子电池性能测试表现出：极佳的倍率性能，在4.0 A g-1电流密度下放电比容量可达594 mAh g-1；良好的循环性能，1.0Ag-1电流密度下充放电测试200圈之后，容量仍可高达815.1mAh g-1；甚至在2.0Ag-1大电流下循环400圈，也表现出较好的稳定性，放电比容量更是超常达到996.7 mAh g-1。 （2）结合掺杂改性的优点，通过设计一个可行的方案并合成出氮掺杂碳包覆FeS2复合材料。氮掺杂导致复合材料出现大量的晶格缺陷，增加了更多的储能位点，有利于容量的提升。而且FeS2被限定在碳层中提高了其导电性和稳定性。锂/钠离子电池测试评估表明：在1.0 A g-1电流密度下完成200圈循环充放电后，储锂容量保持在404.2 mAh g-1；0.5Ag-1的电流密度下进行恒电流充放电50圈之后，储钠容量仍可达472.1mAh g-1。 （3）先借助喷雾热解法快速合成中间产物 Fe3O4/C空心球，再经过简单的硫化过程，高效地制备 FeS2/C空心球复合材料。碳包覆的空心球构造，既改善其导电性也可以缓解体积膨胀效应，并且还在一定程度上提高了复合材料的稳定性。钠离子电池性能评估表明：0.5 A g-1的电流密度时可逆容量高且稳定性好，恒流充放电测试50圈后可逆容量保持在477.9 mAh g-1。
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