负极材料:中空管道结构的Co3-O4CNT复合材料有效

 爱彩彩票二     |      2018-08-28 16:30

  爱彩彩票随着新能源汽车的飞速发展,作为电动汽车关键技术之一的锂离子电池在性能上也需要革新。Co3O4作为一种金属氧化物,可以用于锂离子电池负极材料,由于其具有8电子转移反应,理论容量是石墨的3倍,因此成为未来锂离子电池负极材料的潜在替代者。

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  这种具有高容量和高功率性能的中空管道结构的Co3-O4/CNT复合材料有效解决了金属氧化物负极电子电导率低和充放电体积变化的问题,可有望用于未来锂离子电池的负极材料,使锂离子电池具有更高的容量和更好的输出性能。

  将制备的材料组装模拟电池测试结果(图5)表明,具有分级结构的CNT/Co3O4展现出优异的倍率性能和循环性能,在0.1A/g电流密度下首圈充放电克容量分别为1281mAh/g和1840mAh/g(是石墨的3倍),即便在超大电流密度1A/g和4A/g下循环200次,容量几乎没有衰减。研究者认为,如此良好的电化学性能归结于独特的纳米中空管道结构,该结构不仅可以提高机械稳定性,减少材料在充放电循环过程中的体积变化,而且管道状的碳管和表面生长的CNT可以提高电子电导率,此该结构具有更大的比表面积,增大活性材料与电解液的接触面积,为电子交换反应提供更丰富的活性界面。

  在高倍率FESEM和TEM中(图2和图3)分别可以看出实验过程中制备的有序生长的ZIF-67和热处理后的CNT/Co3O4复合材料保持了完整的中空管道状形貌,且在管道上能观察到生长的CNT。对各个中间产物进行XRD测试可以验证初次热处理确实有Co纳米颗粒的生成以及最终产物为Co3O4,在HRTEM中晶面间距d(002)=0.34nm和d(311)=0.24nm也可以证明CNT和Co3O4的存在。