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1、具有分级多孔结构的锌离子电池正极材料的设计及应用针对目前水系锌离子电池缺少电化学极化小且比能量高, 结构稳定的正极材料。本论文的主要针对高稳定性锌离子电池正极材料的制备及性能进行研究, 主要涵盖以下四部分 : （ 1）Ni3S2C纳米片复合材料的制备及其作为水系锌离子电池正极材料的性能研究。我们以二维 Ni-MOFs为前驱体 , 经过一步碳化硫化制备出Ni3S2C纳米片复合材料。通过与-Ni （ OH）2性能对比 , 我们发现 Ni3S2C具有比 -Ni （OH）2 更高的比容量 , 更好的倍率性能 , 更低的充电电压 , 因此更适合应用于碱性水系锌离子电池。（2）蜂巢状 Co9S8C复合材料
2、的制备及其作为水系锌离子电池正极材料的性能研究。在本章节我们尝试使用具有多电子转移氧化还原反应的 Co 基化合物 , 用作碱性水系锌离子电池的正极材料。我们以 Co-MOFs为前驱体 , 经过一步硫化碳化 , 制备出具有 3D 蜂巢结构的Co9S8C复合材料。通过与传统方法制备的Co9S8电极材料进行性能对比 , 我们发现Co9S8C复合材料具有比Co9S8更高的比容量 , 更好的倍率性能 , 更高的循环稳定性 , 因此更适合应用于碱性水系锌离子电池。（3）中空海胆状多孔Co1-xSC复合材料的制备及其作为水系锌离子电池正极材料的性能研究。在本章中, 我们设计了一种简单又有效的“牺牲模板引导晶
3、体自组装”（ TECSA）的方法 , 将纳米 MOFs材料像乐高积木一样堆积,可根据设计搭建出具有特定三维结构的MOFs超结构材料。通过这种“牺牲模板引导晶体自组装”的方法我们可以制备出一系列3D结构可调的 MOFs超结构。我们以 ZIF-67 自组装成的空心海胆状超结构为例子, 通过液体柯肯达尔效应将空心海胆超结构的ZIF-67 单元（HU-ZIF-67S）, 转化成空心多孔结构 , 再经过一步碳化硫化 , 制备出具有分级多孔空心海胆状Co1-x-x SC复合材料 (HPHU-Co1-xSC)。该电极材料具有优异的电化学性能, 比容量倍数于通过其他方法制备的Co1-xS 电极材料 , 并且优
4、于大部分其他方法制备的金属硫化物。（4）为了进一步降低水系锌离子电池的成本, 提高倍率性能和循环稳定性, 在本章中 ,我们报告了一种以多孔空心炭纳米棒为正极, 商业锌板为负极 ,ZnSO4为电解液的高能量密度 , 高功率密度 , 长循环性能的新型的混合型锌离子超级电容器储能系统。我们通过低温自聚合 , 成功制备出具有空心结构的聚苯胺纳米棒, 通过不同温度碳化及 KOH活化 , 制备出具有不同比表面积及孔径分布的多孔空心炭纳米棒,该材料具有高比容量、 高倍率性的电化学性能。 我们认为多孔空心炭纳米棒/2MZnSO4/Zn 电池非常满足大规模储能对于安全性, 高倍率性和超长循环寿命的要求 , 是一种非常有潜力的储能系统。
