rGO包覆铁基纳米复合物作为锂离子电池负极材料

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商业大功率设备的迅速兴起及能源存储设备工作环境的苛刻性,对可充电电池提出了更高的要求。因此,功率密度大、可操作温度范围广的电极材料的研发至关重要。无机纳米材料来源广泛,具有独特的物理化学性质,是很具优势的负极备选材料。本文从铁基材料出发,利用还原氧化石墨烯(rGO)与纳米材料的协同效应,通过设计纳米结构得到大功率、应用温度广的负极材料。通过XRD、Raman、TGA、SEM、TEM等技术对材料进行结构和形貌的表征,采用恒电流充放电、CV和EIS测试复合材料的电性能。采用热分解法,以油胺为溶剂和还原剂、乙酰丙酮锰(II)和乙酰丙酮铁(III)为前驱体、制得核壳结构的MnO@MnFe2O4@rGO纳米复合物。通过控制原料中Mn和Fe元素的比例及复合材料中rGO含量,探索得到性能较佳的产物为MnO@3MFO@rGO,即rGO含量为22.5 wt%,MnO与MnFe2O4摩尔比为1:3。该材料作为锂离子电池负极时体现出卓越的循环稳定性和耐高温大电流性能:在室温、电流密度为200 mA g-1下,循环200周后可逆容量为587.8 mA h g-1;在60℃、电流密度为500 mA g-1下循环300周,可逆比容量为1067 mA h g-1。采用沉淀法制备花菜状的介孔FeS2@rGO纳米复合物,作为锂离子电池负极时表现出优异的高低温性能,其中复合材料中rGO含量为16 wt%。在室温、0.2 A g-1下循环700周后,可逆比容量高达1720 mA h g-1;在85℃、电流密度为5.0 A g-1下,循环800周后,可逆比容量达340 mA h g-1。此外,我们发现材料在长周期循环时储锂机理发生了改变,通过测试室温和85℃下不同圈数的循环伏安对其进行了初步的探索。
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