可充电的锂电池在促进清洁能源的高效转换与便捷利用等方面取得很大成就。然而,随着锂电产品的大量问世以及市场需求的疯狂扩张,有限、分布不均且价格持续上涨的锂矿资源限制了锂电的大范围使用。钠离子电池在低温性能、快速充放、环境适应性等方面有着独特的优势,被认为是未来有潜力的储能系统之一。负极材料是否能够稳定储存钠离子直接影响着电池的性能表现。其中,金属硒化物因其丰富的物质种类、高的理论比容量和简便的制备方法受到广泛研究。但是大半径的钠离子持续性的脱嵌易导致大的体积膨胀,从而造成电极结构破坏,另外也表现出较差的动力学,以上问题阻碍了金属硒化物的进一步应用。基于上述问题,本论文内容集中在如何通过对金属硒化物负极材料的选材与结构设计,实现钠离子电池杰出的电化学性能,并对其形貌结构和储能机理进行探究。具体研究内容如下:(1)FeSe₂@rGO复合物负极材料的制备及其高效的钠离子存储。经一步法合成的FeSe₂易产生严重的集聚问题,表现了低的比表面积,这限制了其钠离子存储性能。在本工作中,为了改善FeSe₂的比表面积和孔结构,通过水热法制备Fe基有机框架材料(Fe-MOF),以此为前驱体通过自牺牲模板法硒化得到FeSe₂。Fe-MOF衍生的FeSe₂具有的小尺寸和大的比表面、丰富的孔结构改善了电解液的浸润问题。为了减缓FeSe₂的集聚效应,进一步将FeSe₂限制在还原氧化石墨烯(rGO)构成的保护网中,进而组装成FeSe₂@rGO复合材料。rGO的包裹作用限制了FeSe₂的无序生长,降低了集聚效应,并缓解了其在充放电过程中发生的体积膨胀问题;褶皱的层状rGO构成了3D导电网络,这增强了复合材料的导电性,并改善了离子传输效率。以FeSe₂@rGO为负极组装的钠离子半电池在5.0 A g^-1的电流密度下循环600圈之后,还能展现403 m Ah g^-1的可逆比容量。原位X射线粉末衍射探明了FeSe₂@rGO复合材料的储钠机理。(2)界面工程制备的Fe₃Se₄/Zn Se@C异质结用于钠离子电池负极材料。本工作通过共沉淀法合成了尖晶石型Zn Fe₂O₄,随后对其包覆了聚多巴胺(PDA)层保护其结构,最后通过硒化和碳化制备Fe₃Se₄/Zn Se@C。双金属的协同效应促使球状结构的形成。在异质界面区,由于缺陷态密度的增加,电子传输和电荷传导得到改善,有效加速了钠离子的转化,加快了反应动力学。包覆的碳层不仅能改善Fe₃Se₄/Zn Se的导电性还能缓解Na⁺嵌入/脱出引发的结构破坏。球状结构能有效优化钠离子传输路径。基于这些设计,Fe₃Se₄/Zn Se@C不仅在5 A g^-1的电流密度下循环300圈之后,展现437 m Ah g^-1的可逆比容量,而且还能减缓材料的粉化。原位X粉末衍射进一步证明了其可逆反应过程。(3)异质界面装饰的SnSe₂/Co Se₂@C核壳纳米箱负极材料用于稳定的钠存储。本工作先通过对碳包覆时间的优化,合成了SnCo(OH)₆与PDA的复合材料,再通过气相硒化反应得到SnSe₂/Co Se₂@C核壳纳米箱。包覆的PDA层有效保护了SnCo(OH)₆的立方体结构不被破坏,核壳纳米箱结构预留了充足的缓冲层,有效缓解了SnSe₂/Co Se₂@C的体积变化。碳化得到的石墨化碳和异质结构共同促进了快速的反应动力学。更小的尺寸改善了钠离子的传输与扩散。基于此,当SnSe₂/Co Se₂@C作为钠离子电池负极材料时,在2.0 A g^-1下稳定循环500圈之后,展现了304 m Ah g^-1的可逆比容量。最后,通过原位X射线粉末衍射探究了SnSe₂/Co Se₂@C的储钠机理。综上所述,我们制备了三种不同的金属硒化物复合材料作为钠离子电池负极。包覆不同的碳基材料能有效应对体积变化和结构易破坏问题;异质结构的设计能显著增强材料对钠离子的吸附和传导;独特的形貌结构能促进电解液的渗透和优化钠离子传输路径。选材和设计思路为制备低成本、长寿命、高性能的钠离子电池负极材料提供参考。