摘要: 清洁可再生能源比如风能和太阳能的快速发展亟需先进的大规模储能技术。近年来，由于储量丰富、安全性高、价格低廉，室温钠离子电池成为规模储能领域的研究热点而受到广泛关注。铁基普鲁士蓝材料由于具有三维开放结构和大的离子通道，以及高比容量、... 展开 清洁可再生能源比如风能和太阳能的快速发展亟需先进的大规模储能技术。近年来，由于储量丰富、安全性高、价格低廉，室温钠离子电池成为规模储能领域的研究热点而受到广泛关注。铁基普鲁士蓝材料由于具有三维开放结构和大的离子通道，以及高比容量、低成本、易制备、对环境友好等优点，是一种潜在的理想钠离子电池正极材料。然而，该材料还存在一些的缺陷，比如合成产率低、导电性差、易与电解液发生副反应、循环稳定性差等，限制了其实际应用。本文通过改进的共沉淀法制备出高质量的铁基普鲁士蓝，再通过包覆聚吡咯和镍铁普鲁士蓝对其进行改性，并研究了它们的储钠性能。 首先，通过改进的共沉淀法制备出形貌规整、结晶性良好的高质量富钠铁基普鲁士蓝 Fe-HCF，该合成方法简单无毒，产率高达~92%，所合成的普鲁士蓝具有较好的储钠性能。 其次，采用化学法将导电高分子聚吡咯包覆在Fe-HCF上形成Fe-HCF@PPy复合材料，发现其储钠性能显著提高——在25 mA g-1电流下可逆比容量为113.8 mA h g-1，在3000 mA g-1电流下可逆比容量为75 mA h g-1，以200 mA g-1电流密度循环至500圈时容量保持率为79%。同时，采用掺杂有pTSNa的PPy对Fe-HCF进行包覆，获得了循环稳定性更加优异的Fe-HCF@PPy/pTSNa复合材料。机理分析表明，Fe-HCF在电压高于4.1V处易与NaClO4电解液发生副反应，引起其结构崩塌而导致循环性能不佳。包覆PPy后，PPy不仅能增强Fe-HCF的导电性，而且能够作为保护层有效抑制Fe-HCF与电解液之间的副反应，进而使Fe-HCF@PPy复合材料的倍率性能和循环稳定性得到显著改善。 再次，对Fe-HCF包覆NiFe-PBA获得了包覆量不同的Fe-HCF@NiFe-PBA复合材料，并将它们作为钠离子电池正极材料，发现 Fe-HCF@NiFe-PBA复合材料储钠时的倍率性能和循环性能与 Fe-HCF相比均得到了显著提高。机理分析表明，包覆NiFe-PBA形成核壳结构后，性质稳定的NiFe-PBA既能够避免在Fe-HCF的表面形成过嵌钠态绝缘层而导致其导电性降低，又可以作为保护层有效抑制Fe-HCF与电解液之间的副反应及其结构崩塌，进而提高了 Fe-HCF@NiFe-PBA复合材料储钠的倍率性能和循环稳定性。 本论文研究表明，铁基普鲁士蓝材料经过聚吡咯和镍铁普鲁士蓝包覆改性后储钠性能得到显著改善，是一种发展前景良好的钠离子电池正极材料。 收起