ZnMnO3及Mn摻雜α-Fe2O3的制備、結(jié)構(gòu)表征與儲鋰性能研究.pdf

1、鋰離子電池作為一種重要的能源儲存設(shè)備已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于電動車輛及手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦等許多領(lǐng)域中。因此就鋰離子電池負(fù)極材料而言，商業(yè)化的碳類材料石墨由于具有低的比容量，已經(jīng)不能滿足高能量儲存設(shè)備的要求。過渡金屬氧化物具有比傳統(tǒng)碳材料更高的可逆容量，被認(rèn)為是富有前景的鋰離子電池負(fù)極材料之一。其中，錳和鐵的氧化物原料豐富，毒性小，環(huán)境污染小，價格便宜，氧化電位低等，由于這些優(yōu)點使得它們成為鋰離子電池負(fù)極材料的研究熱點。然而，作為備受關(guān)注

2、的鋰離子電池負(fù)極材料，過渡金屬氧化物普遍存在著一些影響和制約其實際應(yīng)用的缺點，如具有較差的電子導(dǎo)電性和差循環(huán)穩(wěn)定性。本論文主要是通過制備二元的過渡金屬氧化物和原子摻雜途徑分別對錳基氧化物和鐵的氧化物進(jìn)行了改性研究，具體內(nèi)容如下:
　　(1)通過熱分解Zn-Mn碳酸鹽前驅(qū)體的方法，制備了結(jié)晶學(xué)上純相的具有多孔球形結(jié)構(gòu)的ZnMnO3，這種球形結(jié)構(gòu)的平均直徑為1.2±0.3μm，表面積為24.3 m2 g-1，首次作為鋰離子電池負(fù)極材料

3、，對其電化學(xué)性能做了研究。在500 mAg-1的電流密度下，這種材料的首次放電容量為1294mAhg-1，經(jīng)過150次循環(huán)后，其可逆容量保持為879mAhg-1。通過比較， ZnO和MnO2等摩爾混合物的儲鋰容量高于單一氧化物的，但是低于純相ZnMnO3的儲鋰容量。ZnMnO3之所以具有優(yōu)異的電化學(xué)性能，是由其多孔球形結(jié)構(gòu)和處于原子水平分散的兩種氧化物組分之間的協(xié)同效應(yīng)共同作用所致。
　　(2)采用煅燒草酸鹽前驅(qū)體的方法合成不同含

4、量的錳摻雜的α-Fe2O3多孔空心四棱柱結(jié)構(gòu)，作為鋰離子電池負(fù)極材料對其電化學(xué)性能進(jìn)行測試。與純相的α-Fe2O3相比，錳摻雜的α-Fe2O3的電化學(xué)得到了顯著的改善，其中Fe1.7Mn0.3O3的電化學(xué)性能最好。在200 mA g-1的電流密度下，純的α-Fe2O3的首次放電容量約為1280mAhg-1，經(jīng)過80次循環(huán)后，容量降到178mAhg-1;而錳摻雜后的氧化物Fe1.7Mn0.3O3的首次放電容量為1190 mAh g-1，循