鋰離子電池負(fù)極材料碳包覆Fe3O4的制備及其改性研究.pdf

1、Fe3O4作為鋰離子電池負(fù)極材料具有：理論容量高、環(huán)境友好、資源豐富和安全性高等優(yōu)點，是近年來研究的熱點。然而由于Fe3O4轉(zhuǎn)化反應(yīng)是儲鋰機(jī)理，使充放電過程中生成了1-5 nm的Fe和Li2O粒子，導(dǎo)致電極材料發(fā)生粉化團(tuán)聚，其電池循環(huán)性能變差。因此科研人員采用改變納米材料的結(jié)構(gòu)和制備碳包覆復(fù)合材料等改性研究，來提高材料的電化學(xué)性能。
　　實驗中，采用溶劑熱法制備多孔球Fe3O4（P-Fe3O4）和小顆粒Fe3O4（N-Fe3O4）

2、材料，并用葡萄糖作為碳源，進(jìn)行碳包覆Fe3O4粒子。得到的四種材料作為鋰離子電池的負(fù)極，研究Fe3O4的電化學(xué)性能。電極材料P-Fe3O4和N-Fe3O4的初始比容量均高于理論比容量，在50次循環(huán)后，電極材料P-Fe3O4/C和N-Fe3O4/C的比容量保留率依次為27.8％和34%，都高于Fe3O4電極材料。因為特殊形貌可以提供額外的空間和緩解體積的變化，而碳包覆可以降低體積膨脹的應(yīng)力和防止材料粉化團(tuán)聚。
　　實驗中，采用溶劑熱

3、摻雜鎳離子的方法，成功制備了多孔球P-Ni-Fe3O4和小顆粒N-Ni-Fe3O4納米復(fù)合材料，提高了電池的初始容量。水熱碳化法制備了碳包覆摻雜型粒子，提高電池循環(huán)性能。其50次循環(huán)后，電極材料P-Ni-Fe3O4/C和N-Ni-Fe3O4/C的庫倫效率都將近100%，并且剩余容量都高于Ni-Fe3O4電極材料。結(jié)果表明摻雜有利于提高晶體內(nèi)部的電子導(dǎo)電性能，而碳材料作為保護(hù)層可以保持電極材料的穩(wěn)定性，降低容量的衰減。
　　同理采用

4、鈷作為摻雜離子制備 Co-Fe3O4納米粒子，并用葡萄糖碳化法制備納米Co-Fe3O4/C的復(fù)合材料。在50次循環(huán)后，電極材料 P-Co-Fe3O4/C和N-Co-Fe3O4/C的庫倫效率都將近100%，并且剩余容量都高于Co-Fe3O4電極材料。
　　石墨烯本身具有良好的儲鋰性能和導(dǎo)電性能，可以緩沖Fe3O4顆粒嵌/脫鋰離子過程中的體積變化，和保持復(fù)合材料中各組分的反應(yīng)活性。采用溶劑熱一步法制備電極材料，包括P-Ni-Fe3O4