硫化物复合材料的合成及其储锂（钠）性能研究

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1、学校代号：10532学密号：B1113S007级：公开湖南大学博士学位论文硫化物复合材料的合成及其储锂(钠)性能研究堂僮由谊厶娃刍；瞿值坐昱垣丝名盈亟．盐三王态塞熬握埴羞望僮；挝整抖堂皇王捏堂瞳童一．些一．鱼一整；一一一挝魁抖堂量王猩论塞提童目塑；2Q!垒生Q垒月2至旦诠窒筌避一目塑!．一一．．2Q!垒生Q三月2垒目筌避委虽金圭度；肖这宝熬握Synthesisofsulphidecompositesandlithium(Sodium)storageproperlesbyQUBaihuaB．E．(HengyangNormalUniversity)2009Ad

2、issertationsubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofDoctorofEngineeringMaterialsScienceandEngineeringintheG『raduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorWANGTaihongMay，2014湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经

3、发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：朋哗日期：矽驴夕月油学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于l、保密口，在年解密后适用本授权书。2、不保密目(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：导师签名：日期

4、：训降如岁D日日期：动f怍乡月乙日硫化物复合材料的合成及其储锂(钠)性能研究摘要“能源危机”和“环境污染”是人类在2l世纪必须面对的两个严峻问题，电动汽车和大规模绿色储能电网的发展是解决此问题的主要途径。锂(钠)离子电池、超级电容器等电化学储能器件凭借高能量密度、大功率特性、长使用寿命、价格廉价和绿色环保的优势，已逐渐成为电动汽车(减少对化石燃料的依赖和二氧化碳排放)最有竞争力的动力电源和绿色电网储能(加快发展可再生清洁能源)最有潜力的储能电池，特别是锂离子电池和钠离子电池对发展电动汽车和大规模绿色储能电网有重要意义。目前，锂离子电池和钠离子电池负极材料主

5、要是石墨和其他碳材料，而碳负极的储锂和储钠容量有限，极大地限制了目前的锂离子电池和钠离子电池的能量密度进一步的提高，单纯通过改进制备工艺来提高性能己难以取得突破性进展。因此，开发具有高比容量、高倍率、长寿命的锂离子电池和钠离子电池电极材料急剧迫切性。最近的研究进展证明硫化物具有比较好的储锂和储钠性能，主要是由于其具有独特的物理和化学性能。本论文中，我们合成了SnS2．RGO复合材料，三元Cu2SnS3和CuFeS2等硫化物复合材料，并对材料的储锂和储钠性能进行系统研究，主要内容和创新点如下：(1)在第2章中，我们设计了一种二维(2D)层状SnS2．RGO复

6、合材料具有非常高的可逆储锂性能，极好储锂性能主要表现在，第一：具有非常高的储锂比容量和极好的循环性能(电流密度为0．2Ag‘1时100次循环之后比容量高达1063mAhg～，并且在电流密度为1AgJ时500次循环之后比容量仍然有918mAhg-i)；第二，2D层状SnS2．RGO复合材料具有极好的可逆嵌锂和脱锂，首次的库伦效率高达89．7％，第三，2D层状SnS2一RGO复合材料也展现出极好的倍率性能，当电流密度为5Ag‘1时，储锂比容量高达712mAhg～，显著的电化学储锂性能主要是由于其独特的二维层状结构。(2)钠离子电池相比于锂离子电池具有成本上的优

7、势将有可能大规模应用到绿色储能电网领域，最近几年，钠离子电池电极材料的进展引起了广大电池研究者的研究兴趣。在第3章中，我们首次以层状SnS2一RGO复合材料应用到钠离子电池负极材料，复合材料展现出非常高的嵌钠和脱钠比容量(Eg流密度为0．2Ag。时，首次充电容量为630mAhg-1)：极好的倍率性能(电流密度为2Ag。时，储钠容量高达544mAhg。1)；和稳定的循环性能(经过恒流充放电400次，钠存储容量稳定在500mAhgd)，是到目前为止报道的最好的钠离子电池负极材料。如此好的储钠性能主要是由于层状SnS2具有比较大的层空间，该结构有利于钠离子的快速

8、嵌入和脱出，并且能缓冲在钠锡合金形成过程中大的体积变化；并且石墨烯