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近年来,大容量、高循环稳定性的嵌锂材料的开发使得锂离子电池(LIBs)从便携式电子产品到电动汽车和智能电网等领域取得了蓬勃的应用和发展。尽管如此,设计制备具有高比容量、长循环寿命的锂离子电池负极材料仍然是科研工作者的研究热点。普鲁士蓝类似物(Prussian blue analogues,PBAs)衍生材料(金属氧化物、金属硒化物)具有开放的骨架结构、丰富的氧化还原活性位点和高的稳定性等特性,有望代替传统的石墨负极材料,然而,PBAs衍生材料存在导电能力不足及循环过程中不可避免的体积膨胀等问题,导致了此类电极材料的比容量通常较低。本论文以提高PBAs衍生材料的导电性能和改善其循环过程中的体积效应为目的。通过系统的基本表征与电化学性能测试,探究了这类复合材料的组成和各种结构参数与电化学性能之间的关系。具体研究内容如下:(1)以石墨烯气凝胶(Graphene aerogel,GA)作为基底,利用溶剂热法在GA内部包裹FeCo-PBA纳米立方体,随后再进行高温硒化处理,制备了具有封装结构的FeCoSe2@GA复合材料,并用作锂离子电池的自支撑负极材料。与纯FeCoSe2和GA电极材料相比,FeCoSe2@GA复合电极材料显示出优异的电化学性能。在电流密度为100mAg-1、循环100次后复合电极的比容量为496mAhg-1。突出的锂电性能可以归因于GA优异的导电性以及三维空间网络结构提供了大量的离子交换通道,有效缓解了金属硒化物纳米颗粒在循环过程中的团聚现象和体积膨胀效应。(2)利用GA的强限域作用,采用溶剂热法将MnFe-PBA纳米立方块嵌入GA的三维网络中,通过进一步硒化处理得到了具有包裹结构的MnFeSe@GA复合材料,将其用作锂离子电池的自支撑负极材料。研究表明,二元金属硒化物与GA之间的协同作用使得复合电极表现出优异的储锂性能。复合电极在电流密度为100mAg-1、循环120次后的比容量仍可达到843mAhg-1。出色的电化学性能主要归因于三维网络结构的GA不仅提高了电极的导电性,而且显著改善了过渡金属硒化物纳米颗粒在充放电过程中的团聚效应和不可避免的体积膨胀。(3)采用溶剂热法将双金属NiCo-PBA纳米颗粒包裹在GA基底的三维网络中,经过高温煅烧再获得具有包裹结构的NiCo-氧化物@GA复合材料,将其用作锂离子电池的柔性自支撑负极。研究证实,基于二元金属氧化物的固有特征及其与GA之间的协同作用,复合材料显示出优于纯GA或双金属氧化物的电化学性能。在100mAg-1电流密度下循环100圈后,复合材料的比容量高达721mAhg-1,这得益于GA与二元金属氧化物两组元之间的协同增效作用。