碳包囊過渡金屬氧化物的制備及儲鋰性能研究.pdf

1、由于氧化鈷和三氧化二鐵具有高的理論比容量、豐富的來源和環(huán)境友好等特點已成為鋰離子電池負極材料研究的熱點。但是由于它們的導(dǎo)電性差，首次庫倫效率低，循環(huán)性能差等缺點，限制了其廣泛的應(yīng)用。因此，在保持高容量的條件下，提高氧化鈷和三氧化二鐵材料的導(dǎo)電性，抑制其在充放電過程中出現(xiàn)的體積膨脹、顆粒團聚以及活性材料粉化等問題是解決上述缺陷的有效途徑。本文以EDTA-2Na為碳源和氮源，合成出具有良好的循環(huán)性能和倍率性能的鋰離子電池負極材料。具體的研究

2、內(nèi)容如下:
　　采用EDTA-Fe為前驅(qū)體制備出碳包囊納米尺度γ-Fe2O3納米粒子(Fe2O3@NC)。研究結(jié)果表明，尺寸大小約23 nm的γ-Fe2O3晶粒均勻分散在碳基質(zhì)中。電化學(xué)測試結(jié)果顯示，該復(fù)合電極材料在100 mA/g的電流密度下，經(jīng)過50次循環(huán)，庫侖效率高達98％，可逆比容量保持為487 mAh/g，容量保持率為71％;在1600 mA/g的電流密度下，可逆比容量保持有100 mAh/g，當電流密度恢復(fù)至50 mA

3、/g時，放電比容量仍然可以快速恢復(fù)至585 mAh/g。Fe2O3@NC復(fù)合材料表現(xiàn)出如此優(yōu)異的電化學(xué)性能可歸因于Fe2O3@NC復(fù)合材料的介孔結(jié)構(gòu)以及氮摻雜的碳材料，這可以提高鋰離子脫嵌過程中γ-Fe2O3的導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
　　采用EDTA-Co為前驅(qū)體制備出碳包囊金屬鈷及氧化鈷復(fù)合材料(CoOx@C)。電化學(xué)測試結(jié)果表明，該復(fù)合電極材料在100 mA/g的電流密度下，經(jīng)過50次循環(huán)，庫侖效率高達99％，可逆比容量保持為4

4、07 mAh/g，容量保持率為86％;在1600mA/g的電流密度下，復(fù)合電極的可逆比容量高達120mAh/g，當電流密度恢復(fù)至50 mA/g時，放電比容量仍然可以迅速恢復(fù)至411mAh/g。CoOx@C表現(xiàn)出如此優(yōu)異的電化學(xué)性能，這可以歸因于以下特性:一、高導(dǎo)電性金屬Co顆粒不僅作為導(dǎo)電劑增加復(fù)合材料的導(dǎo)電性，也作為有效催化劑促使SEI膜組分可逆轉(zhuǎn)化，從而提高復(fù)合電極的儲鋰能力和倍率性能。二氮摻雜的碳材料增大了復(fù)合材料的導(dǎo)電性，抑制了