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安徽鋰電池中不銹鋼絲網的使用
為了應對能源危機和環(huán)境污染問題,需研究和開發(fā)具有高功率密度、高能量密度的鋰離子電池,高比容量負極材料的研究具有重要意義。其中具有高理論容量的鈷基負極材料在充放電過程中伴隨嚴重的體積膨脹、粉化現象導致循環(huán)穩(wěn)定性差。為了更好地改善鈷基負極材料的性能缺陷,本課題研究在不銹鋼網表面生長Co-MOF前驅體,并結合熱處理過程制備納米結構Co3O4,并通過摻雜Cu/Sn元素以提高材料的儲能性能。通過多種表征方式對MOF衍生多孔納米材料的微觀結構與化學組成進行分析,并研究儲能性能與儲鋰機理。
當反應溶液中的Cu2+與Co2+濃度比為1:3時,所得到的Cu/Co-MOF前驅體在*佳熱處理溫度450℃進行反應,其衍生的Cu/Co原子比為1:3.36的（Cu/Co）3O4@SSM-25具有較為理想的二維多孔納米片結構以及優(yōu)異的儲能性能。在200 m A/g電流密度下經50次循環(huán)后,其可逆放電及充電比容量高達2212和2163 m Ah/g,庫倫效率約為97.8%。在2 A/g的大電流密度下經150次快速充放電后,仍具有高達1893和1856 m Ah/g的放電、充電比容量,庫倫效率約為98.1%,表明其具備優(yōu)異的快速充放電性能及較高的儲鋰容量。
Sn2+對MOF前驅體的微觀形貌及結構可起到一定的調控作用,當反應溶液中Co2+與Sn2+摩爾比為1:2時,所制備的（Co/Sn）3O4@SSM多孔納米棒具有優(yōu)異的電化學儲能表現。在500 m A/g的電流密度下,經100次充放電循環(huán)后仍可保持2137、2090 m Ah/g的放電、充電比容量。同時,材料具有優(yōu)異的倍率性能,當電流密度為10 A/g時仍可保持1563與1537 m Ah/g的平均放電、充電比容量,庫倫效率高達98.3%。Sn元素摻雜有效地提高了材料的儲鋰性能。
通過MOF衍生獲得Cu摻雜納米結構Co3O4,有效地提高了電子導電率和電荷轉移速度,使材料的儲鋰性能有了明顯的提升。Sn摻雜Co3O4使材料結構納米化程度更高,促進了離子交換反應的進行,減少了不可逆的容量損失,提高了材料的儲鋰容量。
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