徐志豪

摘 要：近年来，对于纳米材料的研究逐渐增多，为纳米技术的发展奠定了基础，为进一步研究纳米材料，研制出高性能锂电池，就需要了解纳米材料化学锂化及其电活性，因此，本文将重点分析与研究纳米材料的化学锂化与电活性。

关键词：纳米材料 化学锂化 电活性

前言：

对于纳米材料的化学锂化来说，它是增强锂离子稳定性的重要因素，通过进一步研究发现，锂离子材料的电导率较好，在锂化的作用下可以有效实现充放电。为充分发挥锂电池应有作用，完成高性能锂电池研发，就需要全面了解纳米材料化学锂化与电活性，进而为深度了解纳米材料电化技术奠定基础。

一、纳米材料的化学锂化

a 锂化前

b锂化后

图1 直接水热锂化MoO3纳米带前后性能变化对比图

要了解纳米材料的化学锂化，可以通过多种方法来实现，以水热法为例，它是合成高质量纳米材料最常用的方法，同时也是实现化学锂化最有效的方法。利用水热法可以合成MoO3纳米带，如预锂化就是锂化二次水热反应作用下形成的。在利用水热法锂化MoO3纳米带的过程中，可以将40ml的双氧水与4g的钼粉混合在一起，且不停搅拌，防止两者发生反应产生大量热量，且无法散发出去，影响锂化效果，在橘黄色的溶液出现以后再加入一定量的LiCl，再不间断的搅拌12小时，时间满足要求以后将获得的溶液迅速转移到专用器皿中，温度控制在180摄氏度，时间保持在48小时，直到其温度与室内温度相一致即可，这样就可以获得蓝色沉淀物，并在温度为80摄氏度，相对干燥的环境下存放4小时，这样就可以了解到纳米材料的化学锂化。直接水热锂化MoO3纳米带前后性能变化情况如下图1所示，通过研究发现，在MoO3纳米带锂化以前，它的放电容量随着循环次数的增加而减少，在锂化后，MoO3纳米带初次放电量相对减少，但其循环稳定性有所提升，之所以会出现这种情况主要是由于两种因素导致的，一种是锂离子嵌入支撑了MoO3结构，另一种是在锂离子的作用下促进了材料载流子浓度与电导率的提升。所以，在利用纳米材料的过程中，一定要注意这些因素的影响，并加大对其化学锂化的重视，只有这样才能为研制出高性能纳米材料奠定基础。

二、纳米材料的电活性

为更好的了解纳米材料的电活性，在研究中可以将静电纺丝技术应用其中，通过这种方式了解到锂离子电池正极材料的比容量与优异性相对较好，通过对比可以发现，它与普通纳米材料有着明显差异，这种纳米材料的结构能够有效防止纳米材料因具有较高的比表面能而出现自团聚的情况，一旦出现这种情况将直接影响电池性能的提升，只有避免这一现状的出现，才可以最大程度的强化电池性能，还可以充分发挥纳米材料应有作用。在了解纳米材料电活性的过程中，将锂化前后的MoO3纳米带装饰成纳米器件，且在原位表征的作用下，为纳米线电输运、结构等构建其联系，进而了解容量衰减与电导率之间的关系。通过研究发现锂化以前，纳米带两端呈现不对称特征，其输出电流大约在300pA左右；锂化后，纳米带呈现欧姆特性，输出电流在10nA左右，经过一系列的计算可以发现，锂化前的纳米带电导率在10-4S/cm左右，锂化后纳米带电导率在10-2S/cm左右，由此可见，在锂化以后，电导率至少高出两个数量级，其原因在于纳米带是沿面生长的，随着纳米带导电性的提升，MoO6中的载流子浓度也会提升，同时还发现，在这一过程中，MoO3层间距的变化受鋰离子嵌入有着直接关系，没有经过锂化的样品，层间距相对较小，而在锂化的作用下，MoO3纳米带在充放电的过程中经常表现出体积较小的情况，这样一来有效提升了锂离子的结构稳定性。将第一次经过锂化而纳入其中的锂离子来说，将其保留在晶格中，可以有效提升导电性，同时也可以有效增强充放电的锂离子嵌入与脱出效果，进而为MoO3纳米带循环稳定性的提升奠定基础。

在研究中发现，V2O5也是一种十分常见的正极材料，它的嵌锂容量相对较好，属于新型锂离子材料，在四电极法作用下可以发现，这种材料的导电率相对较高，其原因在于纳米带的结晶度相对较好，能够进一步优化与改善纳米带载流子路径，同时，在锂化的作用下测量到单根纳米带后发现，由此得来的电阻多在6.3兆欧左右，接触电阻则在3.4兆欧左右，这样的结果相对于未锂化过的V2O5纳米材料来说，数量级相对较低。此外，它与锂化后的MoO3纳米带也存在一定差异，尤其是电导率相对较低。为保证电输运不受影响，在电压达到4V左右时，应将为单根纳米带充电的时间控制在4.5s左右，这样的时间控制十分有利于高能电池的应用。因此，在研制高性能锂电池的过程中应重视这些问题。

结束语：

通过以上研究得知，经过化学锂化的纳米结构相对较好，不仅涵盖了纳米结构的优点，还囊括了预锂化优点，将这些优点融合在一起有利于研制出高性能锂离子电池。本文分析与研究了纳米材料的化学锂化与电活性，希望能为相关人士带来有效参考，做好高性能锂电池研究。

参考文献：

[1]胡彬.一维钼氧化物纳米材料的制备及性能调控[J].科技经济导刊，2014，03（23）：113-115.

[2]麦立强，杨霜，韩春华，徐林，许絮，皮玉强，等.纳米材料的化学锂化与电活性.[J] 物理化学学报，2015，05（11）：243-245.

[3]陈昆峰，董轶凡，童仲秋，王新星，刘德全. 碳与储锂纳米材料的复合及电化学性能研究[J]. 中国科学技术大学，2014，23（41）：267-269.

[4]陈怀银，李婷婷，印亚静，肖成伟，邱旦峰.纳米材料的化学锂化与电活性研究进展[J].储能科学与技术，2014，11（36）：188-190.