郜子明,董敬余,陈大勇,黄守双,胡张军,陈志文

(上海大学环境与化学工程学院,上海200444)

随着锂电池在电动汽车中的广泛应用,人们对锂电池的性能也提出了更高的要求.电极材料是锂离子电池的重要组成部分,对于电池的电化学性能有着决定性的影响.目前,商业化的锂电池负极材料是石墨,其理论比容量为372.0 mAh/g,难以满足日益增长的需要.同时,石墨电极还存在电极电位低、锂离子传输率低等缺点,因此亟需寻找高性能的锂电池负极材料[1-2].过渡金属氧化物有着较高的能量密度和功率密度,是替代石墨负极材料的理想选择之一.但是,过渡金属氧化物材料在锂电池的充放电过程中体积变化率大,导致其容量损失大,循环效率低[3-5].最近研究证明,设计合理的纳米结构是改善过渡金属氧化电极材料电化学性能的一种重要手段,其中中空多孔结构可以有效维持金属氧化物的体积,并促进储锂反应.例如,Chen等[6]合成的空心Fe3O4纳米球在0.1 A/g的电流密度下循环50次可逆循环比容量为500 mA·h/g,呈现出优异的电化学性能.Chen等[7]合成的亚微米级的中空多孔结构的ZnMn2O4微球,在0.1 A/g的电流密度循环40次可维持599 mA·h/g的可逆容量,且在1 A/g的大电流密度下能够保持450 mA·h/g的可逆容量.

金属有机骨架(metal organic frameworks,MOFs)材料是一种由中心金属构建单元和多齿有机配体相互连接而形成的三维网状结构材料,具有突出的多孔性质.MOFs材料通常结构稳定、种类繁多、易于调控,而且金属构建基元和有机多齿配体……