[00119086]ZnS@C复合材料的制备

可充电锂离子电池由于具有大容量、长寿命和环境友好等优点被广泛应用于便携式电子设备。最近,与锂离子电池具有类似工作原理的钠离子电池凭借丰富的钠资源和低廉的价格引起了许多研究者的关注。虽然研究者们对可充电电池在储能领域的研究数不胜数,但是为了满足市场需求,电池的容量,循环稳定性以及倍率性能仍需得到改善。 近年来,微/纳米结构的金属硫化物在锂/钠离子电池的应用中表现出了优异的电化学性能。在众多的过渡金属硫化物中,ZnS由于其具有高理论容量,价格低廉,易于合成等优点。然而ZnS也存在其本质缺陷,从而影响了其作为锂/钠电负极材料的实际应用,主要原因有：（1）ZnS的导电性较差,电子或离子电导率低,反应可逆性降低过快。（2）ZnS在锂离子的反复嵌入和脱出过程中出现严重的体积变化,导致粉化而使其与集流体失去电接触,从而导致容量衰减。 目前有两种方法可以改善上文提到的缺陷,其一是构建空心结构的ZnS,因为空心结构不仅可以增加材料与电解液的接触面积,而且可以缩短离子或电子的传输路径,从而改善电池电化学性能。其二是对ZnS进行碳包覆,因为碳层在改善众多金属化合物的导电性性能中扮演着重要的角色,除此之外碳层还具有缓解体积变化、在反复充放电过程中确保电极完整性以及防止微纳米金属化合物聚合或粉碎的作用。 结合空心结构和碳包覆的优点成功制备出了碳包覆空心ZnS亚微米球,产物的粒径大约在200 nm,碳包覆层在2 nm左右,其中中空亚微米球是由醋酸锌和硫脲为原料通过无模板水热法制成的,而进一步的碳包覆是分别用葡萄糖水热和煅烧法制成。将制得的样品作为锂/钠离子的电极材料并对其进行电化学性能测试,测试结果显示碳包覆空心ZnS亚微米球相比空心ZnS亚微米球具有更好的储能特性。