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具有优异锂存储性能的蛋黄蛋壳结构FeS2@CFs薄膜电极

2021-11-26李海昌何燕孙洪冉徐常蒙李劢宋文明李慧芳王晓君刘治明

化工学报 2021年11期
关键词:复合材料

李海昌,何燕,孙洪冉,徐常蒙,李劢,宋文明,李慧芳,王晓君,刘治明

(青岛科技大学机电工程学院,山东省高性能碳材料制备与应用工程实验室,山东青岛266061)

引 言

锂离子电池具有环境友好、无记忆效应、循环寿命长等优点,已被广泛应用到各种可携带电子设备、电动汽车等领域[1-4]。随着经济的高速发展,对锂离子电池的性能提出了越来越高的要求。其中,负极材料作为锂离子电池重要部件之一,直接影响着电池的整体性能。目前,商业化的石墨负极材料,由于其较低的理论比容量(372 mAh·g-1),已经远远不能满足锂离子电池高能量密度的要求[5]。在大力发展绿色能源的背景之下,激励着科研工作者不断探索各种新型负极材料,如:过渡金属氧化物(硫化物、硒化物)[6-8]、硅基复合材料[9-10]和Sb 基复合材料[11]等。其中,过渡金属硫化物黄铁矿(FeS2)由于四电子氧化还原反应[12],具有较高的理论比容量(894 mAh·g-1),并且FeS2地球储量丰富、无毒、合成方法简单,近年来得到了研究者的广泛关注[5,13-14]。然而,FeS2转换反应的储能机理,导致充放电过程中伴有严重的体积变化,使材料因粉化而从集流体上脱落,造成实际容量的快速衰减;另外,FeS2有较低的电导率,这严重影响材料的循环稳定性和倍率性能[5,15]。为了解决上述问题,人们通常采用与碳材料复合的方法来提高材料的导电性和循环稳定性。如夏青等[16]利用阴离子置换获得了核壳结构的FeS2/C 纳米材料,碳壳在很大程度上缓解了FeS2的体积变化,在2 A·g-1的电流密度下,可逆比容量可达866 mAh·g-1。……

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