Page 69 - 机械工程材料2025年第三期

2025 年 3 月 第 49 卷 第 3 期 Vol. 49 No. 3 Mar. 2025

DOI：10. 11973/jxgccl240015

钠离子电池负极用立方体 ZnSe/SnSe@C 复合材料的

制备及电化学性能

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雷云平 ，李爱民 ，冯 丽 ，董雅倩 2, 3 ，张耀辉 2, 3
（1. 山西省自然资源厅，太原 030024；2. 山西省地质调查院有限公司，太原 030024；

3. 中北大学能源与动力工程学院， 太原 030024）
摘 要： 以氯化锌、四氯化锡和氢氧化钠为原料，聚乙二醇-4000为添加剂，通过室温水热反应
制备纳米立方体ZnSn（OH） 6 前驱体，采用盐酸多巴胺包碳处理和高温硒化工艺制备立方体ZnSe/
SnSe@C复合材料，研究了不同氯化锌和四氯化锡物质的量比（1∶1，1∶2，2∶1）条件下制备复合材
料的微观结构和物相组成，以及作为钠离子电池负极材料的电化学性能。结果表明：当氯化锌与四
氯化锡的物质的量比为1∶2和2∶1时，复合材料中存在聚集的纳米颗粒，未发现碳均匀包覆的立方
体颗粒，当氯化锌和四氯化锡的物质的量比为1∶1时，立方体形态规则，均匀分散，表面被一层碳
均匀包覆；复合材料的物相均为ZnSe和SnSe的复合相，且具有较好的结晶性。当氯化锌和四氯化
锡的物质的量比为1∶1时，在100 mA · g −1 电流密度下循环40圈后，复合材料的质量比容量仍可维
持在410 mA · h · g −1 ，库伦效率约为94.6%，明显高于采用物质的量比为1∶2和2∶1的氯化锌和四
氯化锡制备的复合材料，且在1 A·g −1 的大电流密度下循环200圈后，其质量比容量依然能够达到
330 mA · h · g −1 ，库伦效率接近100%，该复合材料具有优异的循环稳定性。与氯化锌和四氯化锡
物质的量比为1∶2和2∶1相比，物质的量比为1∶1的氯化锌和四氯化锡制备的复合材料具有较低的
电荷转移阻抗和较快的离子扩散速率，表现出优异的电化学性能。
关键词： 立方体ZnSe/SnSe@C复合材料；负极材料；钠离子电池；电化学性能
中图分类号：O611.62 文献标志码：A 文章编号：1000-3738（2025）03-0061-07

0 引 言 属硒化物中的异质界面能够促进电子/离子传输，
从而改善电极反应动力学。但是，双金属硒化物在
随着全球能源需求的增长和环境保护意识的
充放电过程中仍存在导电性不足、循环过程中的体
加强，开发高效且环境友好的储能系统显得尤为迫
积膨胀和活性物质团聚等问题，严重影响着钠离子
切 ［1-2］ 。钠离子电池具有原料丰富、成本低廉、环境友 ［7-11］ ［12-15］
好等优势，逐步成为大规模储能领域的研究热点 ［3-4］ 。 电池的循环稳定性和电化学性能 。研究 表

明，通过构建如片状、球状或棒状等特殊的微纳米
然而，钠离子较大的离子半径和较高的摩尔质量使
结构并将其与导电碳材料复合，可以有效缓解双金
其难以在传统石墨类负极材料中高效嵌入和脱嵌，
属硒化物负极材料的体积膨胀问题并增强其导电
这导致了电化学性能上的诸多限制，例如电化学动
性。LIANG等 ［16］ 研究发现，与传统石墨类负极材
力学的滞后和质量比容量的降低，从而制约了钠离
子电池的实际应用 ［5-6］ 。 料相比，采用静电喷涂和高温硒化法制备的多孔石
鉴于此，双金属硒化物负极材料由于其高理论 榴状SnSe/ZnSe@C复合材料，在质量比容量、倍率
质量比容量和独特的电化学反应机制——转换与 性能和循环稳定性方面都有显著提升。QIAN等 ［17］
合金化机制吸引了研究者的广泛关注，特别是双金 制备的分层空心结构纳米笼NiCo 3 Se 4 @氮掺杂碳负
极材料在0.05 A · g −1 电流密度下的质量比容量为
收稿日期：2024-01-12；修订日期：2024-03-15 416 mA · h · g −1 ，表现出较高的储钠性能。在上述

基金项目：山西省基础研究计划资助项目（202303021211144,
研究基础上，作者采用水热合成方法在室温下合成
202303021212200）
纳米立方体ZnSn（OH） 6 前驱体，再经简易的盐酸多
作者简介： 雷云平（1986—），男，山西吕梁人，高级工程师，硕士
通信作者：张耀辉副教授；董雅倩讲师 巴胺包碳处理以及高温硒化工艺，制备出具有导电
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