氮掺杂冰粉基碳包覆Fe_(3)O_(4)及其储锂性能研究

碳包覆策略是能有效解决锂离子电池负极用过渡金属氧化物(TMO)材料在充放电过程中体积膨胀/收缩造成的粉化难题的一种有效途径。采用生物基可食用冰粉作为碳源与草酸高铁铵的水凝胶作为前驱物,经一步高温热解制备氮掺杂的冰粉基碳包覆Fe_(3)O_(4),采用XRD、SEM、TEM、XPS、TGA、拉曼光谱、恒电流充放电测试、循环伏安和电化学阻抗谱等方法对样品的形貌、结构和电化学性能进行研究。结果表明,该方法可快速大量制备氮掺杂碳包覆Fe_(3)O_(4)多孔复合材料(N-C@Fe_(3)O_(4)),通过调整原料配比和热处理条件,获得优异的电化学性能。N-C@Fe_(3)O_(4)-5作为锂离子电池负极材料具有良好的循环稳定性(在0.1 A/g电流密度下循环下80圈保持762.74 mAh/g比容量)和较高的倍率性能。相关机理研究表明N-C@Fe_(3)O_(4)复合材料良好倍率性能主要来源于赝电容容量的贡献。复合材料优异的电化学性能是由于碳包覆能够防止纳米颗粒团聚,提高导电性以及形成稳定的固体电解质界面(SEI)膜。冰粉基碳包覆TMO是一种改善其电化学储锂性能的有效途径,可推广并改善其他锂离子电池氧化物负极的储锂性能。

纳米蛋黄核壳结构锂离子电池硅碳负极材料研究进展

由于硅的大体积变化和电导率差等问题,这种容量高达4200 mA·h·g^(-1)的负极材料难以实现商业化。蛋黄核壳结构的硅碳负极是目前锂离子电池硅碳负极材料研究的热点,该结构可以很好地缓解硅负极在充放电过程中因体积膨胀而引发的一系列问题,从而获得优越的储锂性能。本文对蛋黄核壳结构硅碳负极的碳源、结构类型和制备工艺等进行了分类和总结,并对一些重要的结构参数进行了阐述,展望了未来蛋黄核壳结构硅碳负极的发展方向。