Co3O4納米材料的形貌調(diào)控及對(duì)儲(chǔ)鋰性能影響.pdf

1、隨著電子設(shè)備的發(fā)展，高容量的鋰離子電池被人們所期望。但是傳統(tǒng)的負(fù)極材料石墨的理論容量只有372 mAh g-1，已經(jīng)不能滿(mǎn)足人們對(duì)高容量的鋰離子電池的要求。作為過(guò)渡金屬氧化物的一種，Co3O4的理論容量是890 mAh g-1，因其具有較高的容量，且合成制備過(guò)程簡(jiǎn)單已經(jīng)成為人們所研究的熱點(diǎn)。但是材料導(dǎo)電性差，充放電過(guò)程中材料團(tuán)聚嚴(yán)重導(dǎo)致容量衰減較快，已經(jīng)嚴(yán)重制約Co3O4作為鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用，因此提高材料在充放電循環(huán)的穩(wěn)定性和材

2、料導(dǎo)電性具有很大的意義。本文從Co3O4納米結(jié)構(gòu)與提高材料導(dǎo)電性上入手，提高Co3O4作為負(fù)極材料在充放電循環(huán)的穩(wěn)定性。
　　通過(guò)水熱合成出片層結(jié)構(gòu)Co(OH)2前驅(qū)體，在空氣中熱處理后得到多級(jí)結(jié)構(gòu)Co3O4介孔納米片，片層結(jié)構(gòu)在嵌鋰脫鋰過(guò)程中材料形貌改變較小，使得充放電循環(huán)穩(wěn)定，在充放電流密度為100 mA g-1，經(jīng)過(guò)100次循環(huán)后容量依然可以保持在1067 mAh g-1，高于理論容量890 mAh g-1。即使在充放電流密

3、度為2A g-1條件下，經(jīng)過(guò)500次循環(huán)，可逆容量可以達(dá)到507 mAh g-1。對(duì)循環(huán)后的電極材料微觀形貌觀察后依然可以看出片層結(jié)構(gòu)，材料形貌的保持有利于充放電循環(huán)的穩(wěn)定。
　　采用水熱法直接合成Co3O4納米立方體，Co3O4納米立方體作為鋰離子電池負(fù)極材料循環(huán)穩(wěn)定性較差。分別對(duì)Co3O4納米立方體在還原氣氛中還原，然后在空氣中熱處理得到具有中空結(jié)構(gòu)的Co3O4粒子，中空結(jié)構(gòu)與利于緩沖材料在嵌鋰脫鋰時(shí)自身的體積膨脹收縮。另一方

4、面對(duì)Co3O4納米立方體與氧化石墨在水熱條件下復(fù)合，氧化石墨被還原，與Co3O4納米立方體復(fù)合，得到Co3O4/rGO復(fù)合材料，在復(fù)合材料中，Co3O4納米立方體與rGO納米片緊密結(jié)合，rGO納米片既能提高Co3O4納米立方體的導(dǎo)電性，又可以緩沖充放電過(guò)程中Co3O4納米立方體自身的體積改變。經(jīng)過(guò)電化學(xué)測(cè)試熱處理后得到的Co3O4粒子、Co3O4/rGO復(fù)合材料在可逆容量、循環(huán)穩(wěn)定性與倍率性能均呈現(xiàn)顯著的提高。在充放電流密度為100 m