納米片狀鎳鈷錳氧化物復(fù)合電極材料的制備及其儲(chǔ)能特性研究.pdf

1、過(guò)渡金屬氧化物具有儲(chǔ)量豐富，環(huán)境友好等特點(diǎn)，既可作為鋰離子電池電極材料，又可作為超級(jí)電容器電極材料，且具有很高的理論比容量，是一種很有應(yīng)用前景的電極材料，成為新型儲(chǔ)能材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。然而，由于過(guò)渡金屬氧化物的導(dǎo)電性差，內(nèi)部離子傳導(dǎo)速率低等不足，其性能的發(fā)揮受到很大的限制。
　　本文首先從改善 MnO2的導(dǎo)電性入手，通過(guò)簡(jiǎn)單的水熱方法，設(shè)計(jì)一種使MnO2納米片原位生長(zhǎng)在分散性的中間相炭微球表面，最終得到直徑1.5微米左右具有Mn

2、O2殼和炭微球核的花狀CMB@MnO2三維復(fù)合材料作為鋰離子電池負(fù)極材料。在電流密度1500 mA g-1條件下容量為230 mAh g-1，并且顯示出良好的倍率性能。在電流密度100 mA g-1條件下具有620 mAh g-1的高可逆比容量，前80個(gè)循環(huán)容量沒(méi)有衰減。
　　其次，借助于不同金屬之間的協(xié)同效應(yīng)可以有效地提高電極材料的電化學(xué)性能，通過(guò)原位成核生長(zhǎng)技術(shù)，使納米片狀鎳鈷錳復(fù)合氧化物生長(zhǎng)在MnO2納米棒的表面，制備出三種

3、多孔復(fù)合金屬氧化物。形貌及晶型分析表明這三種復(fù)合過(guò)渡金屬氧化物是由以β-MnO2納米棒為核，鎳錳、鈷錳或鎳鈷錳氧化物(NMO，CMO，NCMO)三種復(fù)合氧化物為殼而組成的復(fù)合物。作為超級(jí)電容器的電極材料進(jìn)行電化學(xué)性能測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)β-MnO2@CMO具有好的倍率性能；而β-MnO2@NMO具有高的贗電容，在電流密度1 Ag-1具有560 F g-1的比電容；β-MnO2@NCMO結(jié)合了兩者特點(diǎn)，相同測(cè)試條件下表現(xiàn)出675 F g-1的高

4、贗電容。
　　此外，提高電極材料比表面積可以為活性材料與溶液離子間提供更多的接觸位點(diǎn)，增多電化學(xué)反應(yīng)活性位置，是制備高性能超級(jí)電容器電極材料的有效途徑。因此，先在水熱條件下，利用簡(jiǎn)單的氧化還原反應(yīng)，將NCMO原位生長(zhǎng)在碳納米管(CNT)上，經(jīng)過(guò)在空氣中高溫煅燒后去除CNT模板，制備出由NCMO納米片組成的管狀復(fù)合物。測(cè)試表明管狀多孔復(fù)合材料具有高的比表面積(134.1 m2g-1)和寬的孔徑分布。將其作為電容器材料，在1 A g-