【摘 要】
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随着环境污染日益加重,石油资源逐渐匮乏,环保技术、新能源技术的综合高效开发及利用,越来越引起人们的广泛关注。锂离子电池由于具有清洁、高能量密度、高输出电压等优点,被认为
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随着环境污染日益加重,石油资源逐渐匮乏,环保技术、新能源技术的综合高效开发及利用,越来越引起人们的广泛关注。锂离子电池由于具有清洁、高能量密度、高输出电压等优点,被认为是现阶段应用于动力和储能领域的一种非常有前景的电池。高容量、安全稳定、低成本是新一代负极材料发展的要求和方向。α-Fe2O3作为过渡金属氧化物的典型代表不仅电化学稳定性好,而且具有更高的理论储锂容量和能量密度,这些优势都使其成为一种具有广阔发展前景的锂电负极材料。 α-Fe2O3材料的循环性能不佳是该材料需要解决的首要问题,将α-Fe2O3制备成具有特殊纳米结构的材料(如纳米管、介孔球),可以缩短离子固相扩散的距离,增大扩散速率,并避免剧烈的结构破坏,从而使其具有良好的循环性能。离子液体具有高热稳定性、不挥发性、两亲性等特点,在特殊形貌纳米材料的合成方面受到了人们的广泛关注。本文采用离子热合成的方法,分别以水和醇作为反应溶剂合成了α-Fe2O3纳米晶。讨论了反应温度、pH调节剂、离子液体种类、反应溶剂种类、反应时间等因素对于合成的α-Fe2O3晶型、微观形貌的影响。并对合成的α-Fe2O3的电化学脱嵌锂性能进行了研究。 以水作为反应溶剂,获得了具有纳米菱面体、纳米球、纳米棒等微观形貌的α-Fe2O3纳米晶,分析了引起材料形貌差异的原因并探讨了材料形成的机理。纳米菱面体由于团聚严重,循环性能不佳。纳米球在0.1C的倍率下循环50次容量保持在900mAh·g?1以上,其优异的循环性能与材料良好的分散有较大的关系。纳米棒在循环过程中出现了容量先减小后增大的趋势,经过50次循环后容量为786mAh·g?1。 通过离子热合成的方法,获得了具有花状结构的α-Fe2O3。研究了反应温度和反应溶剂种类对于材料晶型和微观形貌的影响。通过研究发现[Bmim]Cl离子液体有助于提高材料的结晶度。较高的结晶度有助于提高材料的循环性能。纳米花状结构的α-Fe2O3纳米晶在经过20次充放电循环后可逆容量保持在383mAh·g?1。电池循环性能不佳的可能原因是,对花状纳米结构进行后处理的过程对其结构造成了一定程度的破坏,使其无法保持发达的纳米结构最终导致材料粉化、破裂。
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