【摘 要】
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锂离子电池由于输出电压高、容量高、循环寿命长以及良好的环境友好性等诸多优点,经过20多年飞跃式的发展,已经成为便携式电子产品和其他清洁能源的储能电源。但是在动力电池领域的相关技术却未获得较大突破,因此开发可靠廉价的负极材料,对锂离子电池的发展至关重要。同时,因为锂硫电池有高的理论比容量(1675 m Ah g-1)和高能量密度(2600 Wh kg-1),并且硫来源广泛、价格低廉、环境友好,该体系
【基金项目】
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国家自然科学基金（NSFC, NO.21471100）； 深圳市科技计划项目（JCYJ20170817094552356）；
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锂离子电池由于输出电压高、容量高、循环寿命长以及良好的环境友好性等诸多优点,经过20多年飞跃式的发展,已经成为便携式电子产品和其他清洁能源的储能电源。但是在动力电池领域的相关技术却未获得较大突破,因此开发可靠廉价的负极材料,对锂离子电池的发展至关重要。同时,因为锂硫电池有高的理论比容量(1675 m Ah g-1)和高能量密度(2600 Wh kg-1),并且硫来源广泛、价格低廉、环境友好,该体系极具商业价值。钴基硫化物作为锂离子电池负极材料,有着较高的理论比容量。当作为锂硫电池正极时,对多硫化物有一定的吸附作用。但是在电池循环过程中面临体积效应及其引起的结构破坏的问题,以及导电性较差的问题。针对上述问题,一般采取将钴基硫化物与碳材料进行复合,这样的复合结构能够充分发挥两种材料的优点,有效提升电池的电化学性能。本论文选取了Co3S4作为研究对象,进行了以下工作:（1）利用静电纺丝的技术,构造自支撑的碳纳米纤维膜,在纤维壁内外均生长Co3S4。这样的复合结构充分发挥了碳基材料的优点,经过碳化后的纤维能够整体提高材料的导电性。将制备得到的Co3S4-C/Co3S4复合材料应用于锂离子电池的负极材料中,2 A g-1的电流密度下,循环1000圈后,依然稳定在472.1 m Ah g-1。（2）因为钴基硫化物对多硫化物有较好的吸附效果,所以将制备的Co3S4-C/Co3S4复合材料应用在锂硫电池中,探究了锂硫电池的循环性能。将该复合材料用作锂硫电池中的硫载体,获得76%的载硫量,而单一的Co3S4的载硫量则仅为55.7%。在0.2 C电流密度下,该种复合材料循环100圈后的比容量为513.3m Ah g-1。（3）制备了单金属金属有机框架（MOF）材料ZIF-67,并且利用聚多巴胺（PDA）对其进行碳包覆。将制备好的前驱体在管式炉中一步完成碳化和硫化的过程。对包覆不同碳量的复合材料的电化学性能进行比较,ZIF-67与多巴胺质量比为2:1的复合材料有最好的比容量和循环稳定性,在10 A g-1的电流密度下循环2000圈后保持了900 m Ah g-1的比容量。并且通过对其进行阻抗测试,该材料在电池循环过程中Li+扩散阻抗是最小的。
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