生物模板法制備電極材料及其電化學性能.pdf

1、過渡金屬氧化物由于其高的理論容量而成為最具潛力的下一代鋰離子電池的負極材料。但在實際應用中，由于脫嵌過程中的體積變化和嚴重的粒子聚合，導致其可逆容量有大的損失和循環(huán)性差。本文針對以上問題，以Co3O4，CoFe2O4，ZnCo2O4和NiMoO4為研究對象，采用生物遺態(tài)法合成了具有特殊形貌的材料，研究了不同形貌對電極材料電化學性能的影響。以下為主要的研究內容。
　?。?）使用廣西地區(qū)榨糖工業(yè)廢棄的甘蔗渣為模板合成了多級多孔的Co3

2、O4納米片。與無模板得到的Co3O4相比，多級多孔Co3O4納米片不僅呈現(xiàn)出均勻的納米片形貌，而且具有大的比表面積（17.88m2g-1）和介孔結構。電化學數(shù)據(jù)顯示，多級多孔Co3O4納米片提高了循環(huán)性能和倍率性能，這是由于多孔結構緩解了鋰離子脫嵌引起的體積變化，大的比表面積可以提高電解液和電極的接觸面積，納米尺度縮短了離子的擴散及電子的傳輸路徑。
　?。?）以甘蔗渣為模板制備了多孔多級CoFe2O4納米片。BET和孔徑分布測試結

3、果顯示，CoFe2O4納米片的比表面積為10.59m2g-1，平均孔徑為49nm。相比于不用模板的bulk CoFe2O4，CoFe2O4納米片擁有更優(yōu)秀的電化學性能。我們把CoFe2O4納米片好的電化學性能歸因于它獨特的形貌特點：多孔結構緩解了在充放電過程中由于鋰離子的脫嵌而引起的體積變化；大的比表面積使電解液和電極的接觸面積增大。
　　（3）以甘蔗渣為模板合成了由納米顆粒構成的片狀NiMoO4。NiMoO4納米片的比表面積和平

4、均孔徑分別為14.7cm2g-1和45nm。電化學測試結果顯示，與無模板的bulk NiMoO4相比，片狀NiMoO4具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性。好的循環(huán)性是由于NiMoO4多級多孔的結構，倍率性能的提高則是由于大的比表面積和納米尺寸。
　?。?）以棉花纖維為模板合成了ZnCo2O4微管。電化學結果顯示，在0.5C的電流密度下循環(huán)200圈以后，ZnCo2O4微管可以保持400mAhg-1的放電比容量，在高的電流密度下，ZnCo2