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Fe-MOF衍生的Fe2O3@C锂离子电池负极材料的制备及其电化学性能*

2021-08-04胡宪伟田义凡

功能材料 2021年7期
关键词:复合材料

胡宪伟,田义凡,文 佳

(1. 东北大学 冶金学院,沈阳 110819;2. 多金属共生矿生态化冶金教育部重点实验室,沈阳 110819)

0 引 言

锂离子电池由于具有高电压、高比能量以及超长的循环寿命引起了研究者广泛的关注。然而,当前商业化的石墨负极材料的已经达到其理论容量的极限(372 mAh/g),但仍不能满足用于大规模能量存储设备的需求[1- 2]。因此,开发具有高能量密度和优异循环性能的新型锂离子电池负极材料已经成为当今一项紧迫的任务。在过去的几十年里,过渡金属氧化物由于其独特的性能和潜在的应用吸引了研究者广泛的兴趣[3]。其中,氧化铁(Fe2O3)由于具有较高的理论容量(1 007 mAh/g),环境友好性以及低成本等特征,是一种具有前景的锂离子电池负极材料候选者[4-8]。然而,在充放电过程中,Fe2O3通常会遇到低导电性和较大体积膨胀等问题,从而导致在循环过程中电池容量的严重衰减以及不可逆的电极极化[9-15]。设计一种具有优化的形貌和颗粒尺寸以及碳支撑的Fe2O3纳米材料已经被证实是解决上述问题的有效策略。该策略强调了分级结构和碳包覆对减轻锂离子插入和脱出所引起的机械应力所起到的有益作用。然而具有一维形貌的Fe2O3电极的形貌控制工作鲜有报道,之前的报道都是关于颗粒或者球形的形貌[16]。

金属有机框架材料(MOF)是一种由金属离子或者金属簇与有机配体通过配位键进行自主装得到一种材料。MOF作为一种有前景的、具有较大比表面和超高孔隙率的多孔材料已经在催化剂、气体分离、传感器和能量储存等领域等到相关应用[17-18]。……

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