銅氧族化合物空心納米材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、過渡金屬氧化物納米材料因電子電導率低、離子傳輸速率慢、充放電體積變化大等問題約束了其在鋰離子電池中的應用。一個有效地解決以上問題的方法是合成具有高比表面和短離子擴散路徑的空心結(jié)構材料。高比表面能賦予過渡金屬氧化物納米材料更多的儲鋰活性位和與電解液更大的接觸面積;短離子擴散路徑有利于鋰離子的快速擴散減小內(nèi)阻;空心結(jié)構則可以緩解鋰離子在插入/脫插過程中造成體積膨脹而導致的結(jié)構坍塌問題;同時硒化物具有比氧化物更高的電導率。在此,本文主要采用化

2、學刻蝕法設計合成CuSe和Cu2-xSe包覆的CuO空心納米材料,并研究了它們的電化學性能。
　　基于Cu(OH)2納米線束前驅(qū)體,采用取代/刻蝕法制備了由納米片構成的多級空心結(jié)構CuSe。依據(jù)Cu(OH)2與CuSe溶度積的差異,可以先得到Cu(OH)2/CuSe核殼結(jié)構,然后將Cu(OH)2核溶解于氨水便得到CuSe多級空心納米材料。將CuSe多級空心結(jié)構材料組裝成鋰離子電池電極,在首次庫倫效率和循環(huán)性能等方面, CuSe多級

3、空心材料電極與CuSe納米粒子電極相比具有更優(yōu)越的電化學性能。這種多級空心結(jié)構賦予材料更加穩(wěn)定的結(jié)構,從而提高其電化學性能。
　　為使過渡金屬氧化物鋰離子電池電極獲得長循環(huán)壽命和高倍率性能,設計合成整齊有序的1維(1D)空心納米結(jié)構陣列是一種行之有效的方法?；阢~基底上Cu(OH)2納米管陣列前驅(qū)體,采用化學取代法制備了Cu2-xSe包覆的CuO納米管陣列薄膜,納米管直徑400 nm左右,長度約幾微米。將Cu2-xSe包覆的CuO

4、納米管陣列薄膜直接構建鋰離子電池電極并研究其電化學性能,電化學性能顯示,在0.08 mA·cm-2(0.1C)電流密度下,100次循環(huán)后放電容量為764 mAh·g-1,在10 mA·cm-2(12.5 C)和20 mA·cm-2(25C)高倍率下仍然有382.5 mAh·g-1和94.5 mAh·g-1的放電比容量,比單一CuO納米管陣列薄膜具有更加優(yōu)異的電化學性能。CuO納米管和Cu2-xSe包覆層的協(xié)同作用及其整齊有序的結(jié)構促進了