MnO-C微米片的制備與改性及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、MnO具有理論容量（756 mAh/g）高、價(jià)格便宜、環(huán)境友好、密度高（5.43 g/cm3）、充電電壓低(1.032 V vs. Li+/Li)等諸多的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)存在導(dǎo)電性差和充放電過(guò)程中體積變化大的問(wèn)題，使它在作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用中，循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能均不夠良好。對(duì)此人們對(duì)其做了大量的改性研究。諸多的研究表明，一方面，材料納米化可以提高電極材料比表面積，從而增加儲(chǔ)鋰的活性點(diǎn)；另一方面，特殊的結(jié)構(gòu)則可以緩解多次循環(huán)過(guò)程中發(fā)

2、生的體積膨脹。因而，精巧的設(shè)計(jì)特殊納米結(jié)構(gòu)的MnO基負(fù)極材料是有效提高其電化學(xué)性能的策略。
　　在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)熱解聚丙烯酸錳改性的聚氨酯海綿，制備了MnO/C微米片復(fù)合物。該微米片的直觀結(jié)構(gòu)特征是MnO納米顆粒均勻地分布在微米尺寸的碳片內(nèi)，形成了從微米到納米尺寸的多級(jí)結(jié)構(gòu)。首先研究制備條件對(duì)MnO/C微米片結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)MnO/C微米片中的碳含量很大程度上取決于所用乙酸錳鹽的濃度，而碳含量對(duì)MnO/C微米片的儲(chǔ)鋰性

3、能有很大的影響；800℃和1000℃的熱解溫度相比，前者所得到的熱解產(chǎn)物具有更高的容量性能；在相同的熱解條件下，采用乙酸錳比硝酸錳具有更高的儲(chǔ)鋰容量。而熱解時(shí)間、離子交換時(shí)間對(duì)熱解產(chǎn)物的電化學(xué)性能影響不大。
　　采用2％PAA-PU和0.15M Mn(Ac)2溶液制備的MnO/C微米片，具有1μm左右的厚度和17.1%的含碳量。該MnO/C微米片具有非常優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能。在100 mA/g的充放電流密度下，首次可逆容量為711.2

4、mAh/g，在50次循環(huán)后具有797.6 mAh/g。在0.2、0.4、0.8、1.6及2.0 A/g的電流密度下，可逆容量分別為598.5(20th),522.8(30th),429.4(40th),342.7(50th),和323.2 mAh/g(60th)，分別是相應(yīng)0.1 A/g下的可逆容量（即711.2 mAh/g）84.1%,73.5%,60.3%,48.2%,和45.4%。此外，當(dāng)電流密度階梯式的降低至0.1 A/g時(shí)，該

5、電極的容量回升至760.3 mAh/g（70th）。這表明，在高充放電流密度下，該MnO/C微米片仍能保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
　　最后，在800℃下熱解聚丙烯酸鋅和聚丙烯酸錳改性的聚氨酯海綿，制備了不同Zn/Mn比例的Mn-Zn-O/C復(fù)合物。當(dāng)鋅錳比為2:1條件下得到的Mn-Zn-O/C復(fù)合物，在100 mA/g的充放電流密度下，首次可逆容量為605.0 mAh/g，50次循環(huán)后脫鋰容量高達(dá)612.4 mAh/g，表現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)