化材学院:耿保友教授课题组在锂离子电池电极材料领域取得重要进展

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时间:2017-08-31
添加:蒋建伟

    本网讯(化材学院)纳米尺度的过渡金属氧化物,由于理论容量高,被认为是潜在的锂离子电池负极材料。然而,循环过程中的低导电性、较大的体积效应,往往会导致活性物质的团聚、粉化,造成电化学性能低下。碳基过渡金属氧化物作为锂离子电池负极材料具有很好的循环性能,一直是研究热点,尤其是3D结构碳基过渡金属复合材料,因其独特的结构而备受关注。研究人员已提出多种类型碳基过渡金属氧化物的制备,如与石墨烯、碳纳米管等材料复合,但往往受制于复杂的制备过程和高昂的成本,很难实现商业化。因此,用简单的方法合成3D结构的碳基过渡金属氧化物材料,并将其应用在锂离子电池电极上的研究备受关注。

近日,化材学院耿保友教授课题组采用一种简单、高产量的干法合成三维网状结构的碳包覆金属氧化物复合物并将其应用于锂离子电池负极材料上,具有很好的电化学性能,并且该方法简单且可扩大。在制备过程中,研究人员用硝酸铁和滤纸为原料,通过简单的煅烧可得到碳包覆的Fe3O4/Fe复合材料。滤纸纤维富含羟基,能吸附大量铁离子,煅烧后易形成碳包覆层,增强电化学性能。并且,碳化后能引发炭热还原形成Fe,进一步增加材料的导电性。制备出的3D网状FeOx/C具有独特的优势。首先,由于碳层结构的存在,避免了金属氧化物纳米颗粒直接暴露在电解液中,可以提高固体电解质界面(SEI)膜的稳定性。其次,由于具有高导电的碳层和Fe,体积效应可以有效降低,有利于提高电化学性能。这种复合材料可以用于锂离子电池电极材料,不仅因为其良好的性能,而且合成方法简单且无污染。相关研究结果发表于化学类国际顶级刊物《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., 2017, DOI: 10.1002/anie.201707647)。

该工作的第一作者是我校化材学院2015级硕士生李敏同学,耿保友教授为通讯作者,安徽师范大学为唯一完成单位。该研究工作得到了国家自然科学基金面上项目和能源纳米材料省级创新团队等经费的资助。

时间:2017-08-31
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审核:袁黎平
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