一維氮摻雜碳包覆Fe3O4和Fe7S8納米棒復合材料的制備及其儲鋰、儲鈉性能研究

梁 正, 吳家豪, 王 暢, 尚振領, 王逸飛, 劉 嚴, 姜付義, 周艷麗

(煙臺大學 環境與材料工程學院，山東 煙臺 264005)

鋰離子電池作為二次儲能體系，已經被廣泛應用于生活中的各個領域，但是，鋰資源分布不均，價格高昂，直接限制了鋰離子電池的發展。與金屬鋰相比，鈉元素在地殼中儲量豐富，價格便宜，因此，鈉離子電池作為下一代電化學儲能系統，逐漸引起研究者們的廣泛關注[1-3]。

負極材料作為二次電池的主要構成，直接影響電池性能。雖然鋰離子電池與鈉離子電池相似，但由于鈉離子具有較大的半徑，很難嵌入到電極材料，導致其在電極材料中擴散緩慢，直接影響其電化學性能[4]。比如，石墨是傳統的鋰離子電池負極材料，但其卻不能作為鈉離子電池負極材料[5]。除了碳類負極材料，其他具有轉換機制的負極材料，由于其可逆的儲鋰、儲鈉電化學特性，備受關注[6-10]。其中，鐵基氧化物和鐵基硫化物，由于其較高的理論比容量、元素地殼儲量豐富、以及對環境友好等優點，已經被用作負極材料，探索其在鋰離子電池以及鈉離子電池的應用[11-15]。但是，在深度充放電時，該類負極材料存在很多問題，第一，其本身固有的較低的電子電導率，直接影響其電子傳輸效率；第二，循環過程中較大的體積變化會引起體相電極材料嚴重粉化，從導電基底脫離，直接造成容量衰減。目前，有兩種手段改善鐵基負極材料的電化學性能。一種方法是將電極制備成特殊的納米結構，其較小的顆粒尺寸，能夠縮短Li+或者Na+的擴散路徑，提高其擴散動力學，同時納米結構能夠緩沖活性材料的結構破壞[16-17]。……