金屬硫化物的制備、修飾及其儲鋰性能研究.pdf

1、開發(fā)新型的低成本和環(huán)境友好的高能量密度鋰離子電池電極材料已成為研究熱點和重點。金屬硫化物具有理論比容量高、自然界儲量豐富、價廉易得等優(yōu)勢，是一種潛在的鋰離子電池電極材料。本文選擇三種硫化物(硫化鉍(Bi2S3)、銅錫硫(Cu2SnS3)、銅銻硫(CuSbS2))為研究對象，優(yōu)化制備工藝，合理調(diào)控形貌，對其結(jié)構(gòu)進行修飾，研究其在鋰離子電池中的電化學性能。獲得的主要研究成果和結(jié)論如下:
　　1) Bi2S3二元硫化物電極材料:以五水硝

2、酸鉍(Bi(NO3)3·5H2O)和硫脲(Tu)為原料，回流法制備了蒲公英狀的硫化鉍(Bi2S3)微球，并采用碳納米管(CNTs)對Bi2S3進行修飾，制備了CNTs@Bi2S3復(fù)合材料，其中CNTs分散或纏繞在Bi2S3微球上。結(jié)果表明，添加CNTs修飾提高了Bi2S3容量及其循環(huán)性能，其首次放電容量達899.1mAh9-1，循環(huán)50次后容量可保持247.9mAhg-1。以Bi(NO3)3·5H2O和L-胱氨酸為原料，一步水熱法制備了

3、紡錘狀Bi2S3顆粒，并采用氧化石墨(GO)對Bi2S3顆粒進行修飾，制備了Bi2S3/RGO復(fù)合材料，其中Bi2S3顆粒均勻分散在RGO片層之間。電化學性能研究表明，引入石墨烯有助于提高Bi2S3的首次充放電效率、初始容量、循環(huán)性能和倍率性能。其首次放電比容量高達1073.1mAhg-1，循環(huán)50次以后容量保持400.5 mAh g-1，同時Bi2S3/RGO復(fù)合材料在1000mAg-1的大電流下放電能夠300mAhg-1的容量，是一

4、種潛在鋰離子電池電極材料。
　　2) Cu2SnS3三元硫化物電極材料:以氯化亞銅(CuCl)、五水氯化錫(SnCl4·5H2O)以及L-胱氨酸為原料，通過乙二胺四乙酸鈉(EDTA-Na2)輔助水熱法制備了多孔銅錫硫Cu2SnS3空心球(P-CTS-HMSs)，同時通過添加GO修飾，制備了Cu2SnS3/RGO復(fù)合材料（CTS/RGO），其中CTS均勻鑲嵌在RGO納米片層之間。結(jié)果表明，CTS/RGO復(fù)合材料能夠提高CTS電極材料

5、的首次充放電效率、初始容量、循環(huán)性能和倍率性能。其首次放電容量可到1514.6mAhg-1，循環(huán)100次后的容量為425.6mAhg-1，大電流1000mAg-1下，也依然具有220 mAh g-1的比容量，顯示出優(yōu)良儲鋰性能。
　　3) CuSbS2電極材料:采用了溶劑熱法和熱注射法制備的塊狀銅銻硫(CuSbS2)，將其作為活性材料研究了其在鋰離子電池中的應(yīng)用。對于采用溶劑熱法制備的CuSbS2首次放電容量可達877.6mAhg