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Adv. Enery Mater.綜述：鐵基先進(jìn)電極材料在鋰離子電池領(lǐng)域的應(yīng)用-By 樓雄文
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最近我們在Adv Enery Mater雜志上發(fā)表了鐵基金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)在鋰離子電池研究領(lǐng)域的綜述文章（抱歉尚無頁碼，DOI: 10.1002/aenm.201300958，http://onlinelibrary.wiley.com/d ... .201300958/abstract），鑒于很多專家學(xué)者的單位未購買此雜志，在此特地分享，旨在拋磚引玉、相互交流，同時望方家批評指正。 作為過渡金屬氧化物的重要成員，鐵基金屬氧化物（如Fe2O3、Fe3O4等）理論儲鋰容量高達(dá)1000 mA h g-1、儲藏豐富、無毒安全，化學(xué)穩(wěn)定性高，是廣受關(guān)注的鋰離子電池高能量電極材料。但其廣泛應(yīng)用仍存在以下亟待解決的難題：1）材料導(dǎo)電性差，電子傳輸能力低下；2）較高的單位原子嵌鋰數(shù)導(dǎo)致材料相態(tài)、密度急劇變化，引起材料體積膨脹甚至粉碎失效；3）鐵基金屬氧化物中鋰離子固相擴(kuò)散能力差，電化學(xué)反應(yīng)效率低；4）鋰還原鐵基氧化物的逆反應(yīng)是熱力學(xué)不利的反應(yīng)。為了解決這些問題，近年來研究者們發(fā)展了各種方法以制備不同類型的鐵基金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)如零維納米顆粒、一維納米線/棒、二維納米薄片、三維中空納米結(jié)構(gòu)、復(fù)合結(jié)構(gòu)等并對其電化學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)研究。本文在回顧近年來鐵基金屬氧化物在鋰離子電子領(lǐng)域應(yīng)用研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身工作對鐵基金屬氧化物納米結(jié)構(gòu)的制備合成方法及儲鋰機(jī)制、應(yīng)用等方面進(jìn)行了歸納和總結(jié)，并對其在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用前景及尚待開展的工作進(jìn)行了評述和展望。 文章摘要如下：Iron oxides, such as Fe2O3 and Fe3O4, have recently received increased attention as very promising anode materials for rechargeable lithium-ion batteries (LIBs) because of their high theoretical capacity, non-toxicity, low cost, and improved safety. Nanostructure engineering has been demonstrated as an effective approach to improve the electrochemical performance of electrode materials. Here, recent research progress in the rational design and synthesis of diverse iron oxide-based nanomaterials and their lithium storage performance for LIBs, including 1D nanowires/rods, 2D nanosheets/flakes, 3D porous/hierarchical architectures, various hollow structures, and hybrid nanostructures of iron oxides and carbon (including amorphous carbon, carbon nanotubes, and graphene). By focusing on synthesis strategies for various iron-oxide-based nanostructures and the impacts of nanostructuring on their electrochemical performance, novel approaches to the construction of iron-oxide-based nanostructures are highlighted and the importance of proper structural and compositional engineering that leads to improved physical/chemical properties of iron oxides for efficient electrochemical energy storage is stressed. Iron-oxide-based nanomaterials stand a good chance as negative electrodes for next generation LIBs. [ Last edited by shortlife on 2014-2-20 at 01:26 ] |
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