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0809293木蟲(chóng) (著名寫(xiě)手)
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[資源]
具有優(yōu)異循環(huán)和倍率性能的β-MnO2/α-Fe2O3枝狀納米結(jié)構(gòu)負(fù)極材料發(fā)表在AFM
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鋰離子電池作為清潔、高效、便攜的儲(chǔ)能方式之一，在很多領(lǐng)域內(nèi)具有廣闊的應(yīng)用前景。如何實(shí)現(xiàn)高容量、大功率和長(zhǎng)壽命的鋰離子電池，依賴于其中各核心部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和性能提升。負(fù)極材料作為鋰離子電池的主要部件之一，所面臨的主要問(wèn)題在于其導(dǎo)電性差和體積效應(yīng)大。這就容易導(dǎo)致活性材料粉化，從電極表面脫落，因而造成循環(huán)容量和倍率性能的下降。針對(duì)這些問(wèn)題，可以通過(guò)控制活性材料尺寸為納米尺度，引入空心結(jié)構(gòu)，進(jìn)行表面包覆和構(gòu)筑多層次表面等手段加以緩解或克服。盡管這些策略單獨(dú)或者其中幾個(gè)的組合已經(jīng)證實(shí)確能有效地改善和提高電極材料的性能，但是如能將所有策略集中體現(xiàn)在同一個(gè)顆粒中，便能發(fā)揮不同策略的優(yōu)勢(shì)，從而最大化地提高電極材料的儲(chǔ)鋰表現(xiàn)。這就需要在制備過(guò)程中對(duì)活性材料的尺寸、結(jié)構(gòu)和表面均進(jìn)行有效控制，因此非常具有挑戰(zhàn)性。 一維異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)（β-MnO2/α-Fe2O3）與β-MnO2、α-Fe2O3的鋰電性能 最近，山東大學(xué)楊劍教授課題組以β-MnO2納米棒為晶種，通過(guò)液相反應(yīng)配合高溫煅燒，成功地合成出β-MnO2納米棒為骨干，多孔α-Fe2O3為枝杈的一維異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)。(Adv. Funct. Mater., 2013, 32, 4049.）該異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)同時(shí)體現(xiàn)出納米尺度、空心結(jié)構(gòu)，表面包覆和多層次表面等多種有利于鋰離子脫嵌的特點(diǎn)，有望實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)鋰性能的大幅改善。這在基于該材料的鋰離子電池負(fù)極材料測(cè)試中，得到了證實(shí)。該異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)在1000 mA/g的電流密度下，循環(huán)200圈仍然可以維持在1028 mAh/g，遠(yuǎn)好于相同測(cè)試條件下的單獨(dú)β-MnO2、α-Fe2O3納米棒和許多已有的錳基氧化物。在倍率性能中4000 mA/g的電流密度下，可逆比容量約為881 mAh/g。如此優(yōu)異的鋰電性能除了來(lái)自于對(duì)電極材料的尺寸、結(jié)構(gòu)和表面有效控制以外，其成分的合理選擇也很重要。選擇MnO2作為鋰離子電池的負(fù)極材料，是因?yàn)樗哂休^高的理論比容量（1232 mAh/g）, 較低的放電平臺(tái)(~0.30 V)，豐富的儲(chǔ)量，環(huán)境毒性小等特點(diǎn)，且現(xiàn)有報(bào)道的儲(chǔ)鋰性能都和其理論容量有很大差距，故有很大的提升空間。 選擇Fe2O3與之進(jìn)行雜化，主要是因?yàn)樗h(huán)穩(wěn)定性比較好，且自身容量也較高，不會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料的整體容量下降太多。更重要的是，F(xiàn)e2O3與MnO2之間的協(xié)同效應(yīng)，可以消弱體積變化帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)；可以有效降低MnO2氧化電位，減少電極極化；可以促進(jìn)電極材料上的電荷轉(zhuǎn)移，有利于鋰離子的脫嵌。 該工作中構(gòu)筑高性能鋰離子電池負(fù)極材料的思路及其制備方法，為今后鋰電負(fù)極材料的理性設(shè)計(jì)與可控合成提供了經(jīng)驗(yàn)。 來(lái)源于http://www.materialsviewschina.c ... tic-nanostructures/ QQ截圖20130923202835.jpg |
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jimmywhite419
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5樓2013-09-25 18:03:57
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6樓2013-09-25 18:04:47
jnmcwlj
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7樓2013-12-25 21:30:41
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nanobox2樓
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