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钠硒电池是一种以硒为正极,金属钠作负极的新型电池体系,其具有高的理论比容量和理论能量密度,颇具发展前景。然而,钠硒电池还存在电池容量低、容量衰减明显等问题。其中,比容量低主要是由单质硒与钠的低反应活性引起的;容量衰减则主要是由硒在充放电过程中的体积膨胀和多硒化钠溶解等问题引起的。因此,钠硒电池的研究关键是探索具有丰富的孔结构的多孔碳材料作为硒的载体,将硒固定在小孔中,以此来提高硒的电化学活性,同时能解决体积膨胀和穿梭效应问题,从而得到具有高比能量、循环稳定性良好的硒基正极材料,这对钠硒电池的发展具有重要的意义。本论文的主要研究内容是设计和制备高性能的硒基正极材料。分别制备了ZIF-67,Cd-PPD,Mn-MOF三种金属有机配合物作前驱体,通过高温碳化改性得到导电性好的多孔碳载体材料,进而通过熔融-扩散过程实现多孔碳与活性物质硒的高效复合,分别合成了硒/氮掺杂多孔碳多面体（Se/NPCPs）,硒/分级多孔碳（Se-HPC）以及硒/菠萝蜜状多孔碳（Se-C）这三种复合材料,探究了其用作钠硒电池正极材料时的电化学性能。具体研究工作如下:1.合成ZIF-67前驱体,通过高温碳化和酸洗除杂得到具有介孔结构的氮掺杂多孔碳多面体（NPCPs）,将碳载体与单质硒进行复合,得到了Se/NPCPs复合材料,其中硒均匀地分布在碳载体中。电化学性能测试结果发现,钠硒电池在0.2 C,0.5 C,1 C,2 C,3 C的电流密度下的放电比容量分别为392.2,351.6,327.7,307.8,282.3 mAh g-1,表现出了良好的倍率性能。在2 C的电流密度下循环1000圈后,Se/NPCPs电极的放电比容量仍保持161.4 mAh g-1,库伦效率约为99.7%,衰减率仅为每圈0.059%。以上良好的电化学性能归功于NPCPs多孔结构的独特优势。2.首次合成一种新的金属有机配合物Cd-PPD,将其作为前驱体通过高温碳化一步得到分级多孔碳材料（HPC）,其具有开放式的结构和大的比表面积以及丰富的微孔和介孔结构。与活性物质硒复合之后最终得到Se-HPC复合材料,硒的负载量高达56%。当被用作钠硒电池的正极材料时,其表现出良好的电化学性能:在5 C的大电流密度下,Se-HPC电极还能放出263 mAh g-1的比容量,当电流密度从5 C逐渐回升到0.2 C,电池容量也基本能恢复,展现出较好的倍率性能;超长循环测试中,在2 C的电流密度下循环1000圈后,电池还能保持243 mAh g-1的比容量,容量衰减率仅为0.04%,循环过程中的库伦效率超过99%,循环性能良好。HPC丰富的孔结构能够有效缓解硒的体积膨胀问题,并防止活性物质流失,因此表现出良好的循环稳定性。3.合成一种Mn-MOF衍生的菠萝蜜状空心多孔碳微球,此空心微球是由多孔碳纳米棒有序排列组成的,纳米棒中含有丰富的微孔和介孔,比表面积高达1120m2 g-1,其多层级孔隙为活性物质硒提供了丰富的储存和反应空间,在保证高负载量的同时实现高反应活性。值得注意的是,纳米棒之间存在空隙通道,活性物质硒负载到纳米棒中之后通道仍然保留,为电解液的充分浸润和钠离子的传输提供保障。Se-C复合正极材料展现出了良好的电化学性能,在0.2 C电流密度下循环100圈后依然保留512 mAh g-1的高比容量,3 C的大电流密度下实现472 mAh g-1的放电比容量。综上所述,本文以金属有机配合物为前驱体构建了三种不同的多孔碳载体材料,能够对活性物质硒起到较好的负载和固定作用,可以有效解决钠硒电池存在的各种问题,提高了电池性能,同时也为新型钠硒电池的研究提供了新思路。