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氧化钨/碳纳米管膜复合负极的制备及其储锂性能

2021-09-02文敏徐子其张克李轩胡君辉罗虹尹艳红

有色金属科学与工程 2021年4期

文敏, 徐子其, 张克, 李轩, 胡君辉, 罗虹, 尹艳红

(江西理工大学材料冶金化学学部,江西 赣州 341000)

0 引 言

目前,商业锂离子电池所采用的负极材料主要是石墨材料[1-3],虽然其电势、稳定性和电化学性能具有足够优点,但仍存在一些缺陷,如在石墨材料中6 个碳原子仅能够容纳1 个锂离子嵌入而形成LiC6,导致其理论比容量比较低(372 mAh/g),又因其密度比较小(2.25 g/cm3),意味着达到同等容量需要更大体积, 这无形中影响了电池的能量密度、体积比容量、功率密度和循环寿命等性能[4-7]。 此外,有机溶剂共嵌入、不可逆比容量高、电压滞后之类的问题也进一步限制了锂离子电池的实际应用。 因此,寻找新型负极材料是锂离子电池领域的一个重要目标。

过渡金属氧化物因其具有较高的理论比容量而成为了极具潜力的锂离子电池负极材料[8-11]。 其中氧化钨(WO3)作为锂离子电池负极活性物质[12-13],其理论比容量(693 mAh/g)远远高于商业石墨负极。 但WO3的导电率较低,导致其循环稳定性较差,限制了其作为负极材料的应用。 通过发展包覆碳对WO3表面进行改性, 虽然使其作为负极材料的电化学性能有所提升, 但脱/嵌锂过程中仍存在着巨大的体积变化[14-17]。 近年来,大量研究工作报道了将WO3负载在柔性碳基体上可以提升其优异性能。 Wu 等报道了一种在碳布表面生长WO3纳米管束的制备方法,在半电池中获得了高达900 mAh/g 的比容量, 并在200圈循环后仍能稳定保持这一数值[18]。充分展现了WO3材料在柔性电池领域的应用潜力。……

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