氧化锰基电极材料的研究

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随着电子设备和电动汽车的使用需求不断提高,能量密度高、可快速充放电的高性能锂离子电池成为研究热点。以锰氧化物为基体的氧化锰基复合材料作为锂离子电池负极时能够表现出优秀的电化学性能。煅烧温度550℃、硝酸锰与柠檬酸比例为2.5的条件下,自蔓延溶胶-凝胶法制备的Mn2O3/Mn3O4/C复合材料具有双壳层结构。在HRTEM图像中能够清晰地看到,中心的Mn3O4被中层Mn2O3和外层的C所包裹。独特的结构使Mn2O3/Mn3O4/C电极材料产生赝电容效应,拥有大电流密度下快速充放电的能力。在1000 m A·g-1的电流密度下,1000次循环后可逆容量可达737.3 m Ah·g-1。煅烧法制备多孔碳-氧化锰复合材料,XRD、SEM表明制备样品为无规则颗粒,MnO和C的复合材料。BET结果显示比表面积较大,可能是由于多孔碳的存在。多孔碳在缓解氧化锰体积效应的同时也能增加电极材料的导电性。得益于此,MnO/C电极材料在1000 m A·g-1的电流密度下,1000次循环后可逆容量为1086.4 m Ah·g-1。以140℃、14h水热制备的MnO2与鳞片石墨混合,MnO2:C=5:1、煅烧温度650℃水热-煅烧法制备的MnO2/Mn3O4/C电极材料具有优异的电化学性能。主要是因为管状的纳米MnO2/Mn3O4与鳞片石墨的协同作用在电化学反应过程中产生赝电容效应。在1000 m A·g-1的电流密度下,1000次循环后可逆容量为1472.4 m Ah·g-1,超越了首次放电比容量1415.4 m Ah·g-1。氧化锰基复合材料优异的电化学性能得益于两种锰氧化物的结构和C的复合。C在缓解氧化锰体积效应的同时也能增加电极材料的电子导电性,两种锰氧化物所组成结构产生的赝电容效应增加了储锂容量和锂离子迁移速率。图64幅;表10个;参98篇。
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