摘要
过渡金属硫族化合物用作钠离子电池负极材料，具有环境友好、来源广泛、比容量高的优点，但是也存在体积膨胀、储钠动力学较差的缺点，从而限制了其实际应用。设计纳米结构特殊的过渡金属硫族化合物/碳复合材料，有利于扬长避短、改善材料的电化学性能。针对以上问题，本论文基于定向搭接机理，通过原位热解法合成了核壳结构的碳包覆过渡金属硫族化合物二维纳米复合材料，独特的微观结构赋予材料优异的储钠性能。主要内容概括如下: (1)以单质硫和二茂铁为原材料，合成了碳包覆Fe7S8复合纳米片(Fe7S8@CNS)，其厚度为5nm。超薄的二维核壳结构极大地改善了钠离子的扩散动力学。用作钠离子电池负极材料，Fe7S8@CNS纳米片在酯基和醚基电解液中均展现出优良的倍率性能和循环稳定性:在100mA g-1电流密度下，其比容量高达540.7mAh g-1;当电流密度提升至20Ag-1并循环8000次后，比容量仍可维持在170mAh g-1。 (2)以二氧化硒和二茂铁为原料，合成了碳包覆FeSe复合纳米片(FeSe@CNS)组装的微花状材料。二维核壳纳米片组装的三维结构抑制了FeSe的体积膨胀、增强了钠离子扩散能力、提升了材料的结构稳定性。用作储钠负极材料，高结晶度的FeSe@CNS展现出了超高的首次库伦效率(99.8％)、高的比容量(460.2mAh g-1)、良好的倍率及循环稳定性:在30Ag-1的下循环10000次后，容量仍接近100mAh g-1。材料无需预钠化即可与正极材料匹配，组装成全电池。全电池在1Ag-1的比容量为216mA h g-1，经过140次循环无衰减，表现出了优良的实际应用潜能。
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