基于中空碳球的鋰離子電池負極材料的研究.pdf

1、本文利用模板法制備了納米級中空碳球HCM、錳氧化物/中空碳球復合物Mn3O4/HCM和MnO/HCM、以及酚醛(PF)和多巴胺分別作為包覆層碳源制得的多級孔結(jié)構(gòu)一氧化錳/碳復合物MnO/C。使用透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(FT-IR)、拉曼光譜、熱失重分析(TGA)、X射線衍射譜分析(XRD)、BET測試等對HCM和錳氧化物/碳復合材料的微觀形貌、化學組成、結(jié)晶特性、孔隙結(jié)構(gòu)等進行了表征與分析，并分別將這些樣品作為

2、鋰電負極活性材料，組裝成半電池，利用循環(huán)伏安法(CV)、交流阻抗測試和恒電流循環(huán)測試等測試手段對所制備的幾種樣品的電化學性能進行了對比、分析。
　　分析結(jié)果表明，所制備HCM的完整度和規(guī)整度較好，石墨化程度較低，含有豐富的介孔，比表面積達814.804m2/g，作為鋰電負極材料，其容量遠超出石墨的理論嵌鋰容量，在1.0Ag-1的較高電流密度下充、放電1000圈后，比容量仍高達511.5mAhg-1，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性能;制備的M

3、nOx/HCM為錳氧化物晶粒與HCM的混合物，少量較小晶?？赡苓M入HCM中，但其容量與空白樣HCM相比有大幅提升，說明MnOx的加入帶來的氧化還原反應能夠提高負極的容量水平。
　　在包覆殼層之前加入錳源，可得到微米級（2～3μm）、粒徑均一、MnO晶粒均勻分布在碳基體中的多級孔結(jié)構(gòu)的復合材料。對比不同含碳量和包覆層碳源的MnO/C在電化學上的表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)含碳量為8％、包覆層碳源為PF時所制得的MnO/C復合材料表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，在1

4、.0Ag1下充、放電700次以后可逆比容量高達1224.6 mAhg1，首次庫倫效率高達80％以上，倍率性能較好（3.0Ag-1下7.7分鐘充電99.8％，得到391.1 mAhg1的可逆比容量），且結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，說明碳層豐富的介孔能夠提供大量儲鋰活性位點，而且聚苯乙烯(PS)模板揮發(fā)過程殘留在晶粒間的碳層以及微粒表面包覆的碳層中的微介孔和PS移除后留下的大孔組成的多尺度孔結(jié)構(gòu)和微粒中的碳層均能有效緩沖MnO轉(zhuǎn)化反應過程中的劇烈體積變化