基于中空碳球的鋰離子電池負(fù)極材料的研究.pdf

1、本文利用模板法制備了納米級(jí)中空碳球HCM、錳氧化物/中空碳球復(fù)合物Mn3O4/HCM和MnO/HCM、以及酚醛(PF)和多巴胺分別作為包覆層碳源制得的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)一氧化錳/碳復(fù)合物MnO/C。使用透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(FT-IR)、拉曼光譜、熱失重分析(TGA)、X射線衍射譜分析(XRD)、BET測(cè)試等對(duì)HCM和錳氧化物/碳復(fù)合材料的微觀形貌、化學(xué)組成、結(jié)晶特性、孔隙結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了表征與分析，并分別將這些樣品作為

2、鋰電負(fù)極活性材料，組裝成半電池，利用循環(huán)伏安法(CV)、交流阻抗測(cè)試和恒電流循環(huán)測(cè)試等測(cè)試手段對(duì)所制備的幾種樣品的電化學(xué)性能進(jìn)行了對(duì)比、分析。
　　分析結(jié)果表明，所制備HCM的完整度和規(guī)整度較好，石墨化程度較低，含有豐富的介孔，比表面積達(dá)814.804m2/g，作為鋰電負(fù)極材料，其容量遠(yuǎn)超出石墨的理論嵌鋰容量，在1.0Ag-1的較高電流密度下充、放電1000圈后，比容量仍高達(dá)511.5mAhg-1，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性能;制備的M

3、nOx/HCM為錳氧化物晶粒與HCM的混合物，少量較小晶?？赡苓M(jìn)入HCM中，但其容量與空白樣HCM相比有大幅提升，說(shuō)明MnOx的加入帶來(lái)的氧化還原反應(yīng)能夠提高負(fù)極的容量水平。
　　在包覆殼層之前加入錳源，可得到微米級(jí)（2～3μm）、粒徑均一、MnO晶粒均勻分布在碳基體中的多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。對(duì)比不同含碳量和包覆層碳源的MnO/C在電化學(xué)上的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)含碳量為8％、包覆層碳源為PF時(shí)所制得的MnO/C復(fù)合材料表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，在1

4、.0Ag1下充、放電700次以后可逆比容量高達(dá)1224.6 mAhg1，首次庫(kù)倫效率高達(dá)80％以上，倍率性能較好（3.0Ag-1下7.7分鐘充電99.8％，得到391.1 mAhg1的可逆比容量），且結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，說(shuō)明碳層豐富的介孔能夠提供大量?jī)?chǔ)鋰活性位點(diǎn)，而且聚苯乙烯(PS)模板揮發(fā)過(guò)程殘留在晶粒間的碳層以及微粒表面包覆的碳層中的微介孔和PS移除后留下的大孔組成的多尺度孔結(jié)構(gòu)和微粒中的碳層均能有效緩沖MnO轉(zhuǎn)化反應(yīng)過(guò)程中的劇烈體積變化