锡硒硫三元化合物的合成及其储锂和储钠性能研究

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1、硕士学位论文锡硒硫三元化合物的合成及其储锂和储钠性能研究SYNTHESISOFTHETERNARYCOMPOUNDOFTINSELENIDESULFIDEANDLITHIUMANDSODIUMSTORAGEPROPERTIES唐启明哈尔滨工业大学2017年12月国内图书分类号：TM912.9学校代码：10213国际图书分类号：544.6密级：公开工程硕士学位论文锡硒硫三元化合物的合成及其储锂和储钠性能研究硕士研究生：唐启明导师：武俊伟副教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：

2、2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM912.9U.D.C:544.6AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringSYNTHESISOFTHETERNARYCOMPOUNDOFTINSELENIDESULFIDEANDLITHIUMANDSODIUMSTORAGEPROPERTIESCandidate

3、：QimingTangSupervisor：AssociateProf.JunweiWuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要人类社会的发展不断推进科技

4、的发展，现如今人们把发展主题转移到绿色可持续能源，因此储能电池的发展越来越受人们重视。其中锂离子电池由于高的能量密度以及优异的循环性能，被广泛应用于商业储能；钠离子电池也具有相对较高的能量密度，而且其原材料来源不受地域限制以及成本低廉等特点，可被应用于大规模储能电网中。本研究工作将主要集中在开发出一种锂离子电池和钠离子电池两用的负极材料。锡材料由于低成本，较高的理论比容量（锂离子电池：994mAhg-1；钠离子电池：847mAhg-1）以及环保的特点，被看作是最有潜力的负极材料之一。然而，由于循环过程中

5、的合金反应产生的体积变化会对其电化学性能产生严重的负面影响。鉴于此，我们成功制备出了一种新颖的三元锡基硫族化合物：SnSe0.5S0.5，然后通过一定的改性处理来改善其电化学性能。本文将采用多元醇还原法来制备SnSe0.5S0.5三元化合物，并对反应后的产物进行物相表征，形貌观察和电化学性能测试。经测试，SnSe0.5S0.5表现出了优异的电化学性能。在电流密度大小为500mAg-1的条件下循环200圈后，锂离子电池仍然能够维持高达681mAhg-1的比容量，钠离子电池在电流密度为200mAg-1下循环

6、50圈后比容量仍然能够保持在350mAhg-1。为了进一步提升该材料的储锂/钠性能，本文还将采用水热法对SnSe0.5S0.5材料进行碳复合改性处理。经改性，碳块和碳球与基体材料SnSe0.5S0.5相互交联，构成完美的导电网络，这种结构使得电化学性能得到显著的提升。SnSe0.5S0.5/C复合材料在电流密度为500mAg-1循环1000圈后，锂离子电池可以表现出高达625mAhg-1的比容量，钠离子电池在电流密度为200mAg-1循环100圈后也能够表现430mAhg-1的比容量。此外，本研究通过原

7、位技术对该材料在锂离子电池的电化学反应机理进行了深入的分析，揭示了该电极材料在循环过程中存在的电化学反应过程。赝电容分析的结果表明，电容效应加速了复合材料电极电化学反应的动力学过程，同时对该电极材料的电化学性能提升也起到了极大的促进作用。关键词：锂离子电池；钠离子电池；负极材料；锡基硫族化合物；高性能-I-AbstractAbstractThedevelopmentofsocietypromotestheadvancementofscienceandtechnology.Nowadays,people’

8、sprogressthemeisshiftingtogreenandsustainableenergy,whichmakesagoodtendencyfortheevolutionofenergystoragebatteries.Lithium-ionbatteries,whichexhibithighenergydensityandexcellentcyclingperformance,havebeenwidelyusedforcomme