復合FexOy-C鋰離子電池負極材料的制備及其結(jié)構(gòu)和電化學性能研究.pdf

1、在過渡金屬氧化物體系中，鐵系氧化物由于具有理論容量高、無毒性、成本低廉、來源豐富等優(yōu)勢而成為極具應用前景的鋰離子電池負極材料。但是其循環(huán)性能差及首次不可逆容量大的缺點大大限制了其在商業(yè)生產(chǎn)中的應用。本論文以商業(yè)納米Fe2O3和乙炔黑(AB)作為原材料用于制備不同類型鐵氧化物(Fe2O3、Fe3O4)的FexOy/C復合材料作為鋰離子電池負極材料。采用X-射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡等多種現(xiàn)代材料測試分析手段以及恒流充放電和循環(huán)伏安法等電

2、化學測試技術(shù)，系統(tǒng)研究了乙炔黑的添加量和不同煅燒溫度對Fe2O3/AB及其煅燒后形成FexOy/C復合材料的結(jié)構(gòu)和電化學性能的影響，分析探討了影響復合電極材料容量性能和循環(huán)性能的關(guān)鍵因素及其影響機制。
　　研究結(jié)果表明，加入乙炔黑機械球磨能夠有效分散Fe2O3顆粒，從而提高Fe2O3/AB材料的電化學性能。隨著乙炔黑添加量增加，F(xiàn)e2O3/AB材料的容量下降，但循環(huán)穩(wěn)定性明顯提升。當乙炔黑含量從30wt.％增加到70wt.％時，經(jīng)

3、100次充放電循環(huán)后，材料容量保持率從29％提高到81％。其中Fe2O3/60wt.％AB材料經(jīng)100次循環(huán)后具有最大的放電容量，為397mAh/g。
　　Fe2O3與乙炔黑混合物在氮氣氣氛下，在300℃煅燒未發(fā)現(xiàn)有反應，在400℃下煅燒，部分Fe2O3被還原成Fe3O4，得到Fe2O3/Fe3O4/C復合材料;在500-700℃下Fe2O3均被還原為Fe3O。不同溫度煅燒獲得的FexOy/C復合材料的容量和循環(huán)性能均優(yōu)于未經(jīng)煅燒

4、的Fe2O3/AB混合物。
　　在Fe3O4/AB復合材料中，納米Fe3O4顆粒較為均勻地分布在乙炔黑基體中，且彼此相互緊密連接。600℃條件下熱處理得到的Fe3O4/60wt.％C和Fe3Od70wt.％C材料經(jīng)100次充放電循環(huán)后的放電容量均約為450mAh/g，其容量保持率分別達85％和95％。Fe3O4/C復合材料良好的電化學性能歸因于Fe3O4顆粒優(yōu)于Fe2O3的導電性和其在乙炔黑基體中的均勻分布。足量的乙炔黑可以有效地