中國儲能網訊：近期，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所秦
曉英研究小組在鋰離子電池負極材料研究方面取得進展，相關成果發(fā)表在Journal of Materials Chemistry A（2015, 18, 9682-9688）上。
負極材料是鋰離子電池的重要組成部分，目前商業(yè)化的石墨材料存在的理論容量偏低問題(372 mAh/g)，嚴重制約了高能量密度動力電池的發(fā)展。因此，開發(fā)新的具有高充放電容量、安全經濟的負極材料, 是目前電池材料研究領域的重點之一。
Fe2O3作為鋰電負極材料，具有理論容量高(～1000 mAh/g)、成本低、環(huán)境相容性好等優(yōu)點，因而受到廣泛關注。然而，F(xiàn)e2O3本身的導電性差，充放電過程中體積變化大，容易粉化，嚴重損害了其電化學性能。秦曉英領導的研究組, 利用真空炭化金屬-有機絡合物的技術，制備出核殼結構的γ-Fe2O3@C納米顆粒及其與多壁碳納米管(MWNT)的復合材料，并詳細研究了其電化學性能和電極活化過程。在100 mA/g的電流密度下，經過60次循環(huán)后，γ-Fe2O3@C/MWNT電極的容量穩(wěn)定在1139 mAh/g，高于Fe2O3材料的理論容量。研究還發(fā)現(xiàn)，在不同的電流密度下，容量均呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢，對應著電極的緩慢活化過程。通過對不同階段電極的循環(huán)伏安測試和微結構表征，發(fā)現(xiàn)γ-Fe2O3顆粒在循環(huán)過程中逐漸變成多孔囊泡狀結構，形成大量含缺陷的界面，通過界面儲鋰的方式提高了容量，同時多孔結構也促進了Li+的快速傳輸；另一方面，表面的碳殼層有效地保護了Fe2O3顆粒，抑制了其粉化，維持了電極結構的穩(wěn)定性。此工作為新型負極材料的結構設計提供了重要參考。
(a) γ-Fe2O3@C/MWNT電極的循環(huán)性能及微結構演化示意圖；(b) γ-Fe2O3@C/MWNT電極在不同循環(huán)次數(shù)后的CV曲線。
