碳包覆硒化鋅-硫化鋅核殼結構納米復合材料的設計合成與電化學性能研究.pdf

1、碳材料與儲鋰納米材料的復合是提高鋰離子電池電極材料電化學性能的主要趨勢，本文首先針對硒基納米復合材料硒化鋅進行了系統(tǒng)深入的研究，設計合成出了核殼結構的ZnSe@C，發(fā)現(xiàn)循環(huán)過程中容量逐漸升高且高于理論容量，對此，我們進行了探究，發(fā)現(xiàn)循環(huán)過程中單質硒的生成提供了額外的容量。另外，當用作鈉離子電池的時候，這種材料也具有較好的性質，且循環(huán)過程中不會生成單質硒。其次，采用水熱法合成了六方相的硫化鋅空心球結構，再通過乙炔氣熱還原包覆一層碳，設計出

2、了一種獨特的環(huán)形核殼結構，當用作鋰離子電池負極材料的時候，材料具有較好的循環(huán)以及倍率性能，當用作鈉離子電池時，在大倍率下仍然具有較好的電化學性能。本論文的主要研究內容可歸納為以下幾個方面:
　　1.首先采用水熱法設計合成了硒化鋅納米球，然后用碳沉積方法，成功獲得了ZnSe@C核殼結構，直徑約500 nm，碳層均勻的包覆在硒化鋅納米粒的表面和孔隙中，這為鋰化和去鋰化過程提供了體積膨脹和收縮的空間。當ZnSe@C應用于鋰離子電池電極負

3、極材料時，材料展示出了較高的比容量，以及良好的倍率循環(huán)性能。其在電流密度為200 mA g-1下，循環(huán)400圈后充放電比容量達960mA h g-1。另外，發(fā)現(xiàn)隨著循環(huán)的進行，材料的容量逐漸升高，研究采用非原位X-射線光電子能譜，循環(huán)伏安法控制充放電過程發(fā)現(xiàn)在循環(huán)過程中有單質硒的生成，這為容量提升提供了主要的貢獻。這種氧化還原機理給以后的研究也可以提供很大的參考，我們將這種材料用作鈉離子電池負極材料，發(fā)現(xiàn)在比較大的電流密度下，依然具有較

4、好的電化學性質，電流密度1 Ag-1，循環(huán)100圈后，容量保持375 mA h g-1。
　　2、主要討論了運用水熱法合成ZnS中空結構，再通過乙炔氣熱還原在空心球外面包覆一層均勻的碳層。形成一種核殼結構的ZnS@C復合材料，該材料用作鋰離子電池負極材料時，具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性，在0.2A g-1電流密度下，循環(huán)118圈以后容量保持在575 mAh g-1。當用作鈉離子電池負極材料時，材料具有較高的首圈庫倫效率，且循環(huán)50圈以后容