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《锂离子电池用α-Fe2O3-Ag复合纳米棒负极材料的制备及储锂性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、doi：10.7503/cjcu20120498锂离子电池用«-Fe2O3-Ag复合纳米棒负极材料的制备及储锂性能吴平“2,杜宁打张辉I,杨德仁-陆天虹2(1•硅材料国家重点实验室，浙江大学材料科学与工程学系，杭州310027；2.江苏省新型动力电池重点实验室，南京师范大学化学与材料科学学院，南京210046)摘要采用FeOOH纳米棒为前驱体，通过层层自组装法及随后的热处理过程制备岀a-Fe2O3-Ag复合纳米棒.采用透射电子显微镜(TEM).高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和电化学性能测试对样品的形貌、结构及电化学性能进行了表征.结果表明，Ag纳米颗粒均匀地分布在
2、a-Fe.0,纳米棒的表面.作为锂离子电池负极材料，a-Fe.Oj-Ag复合纳米棒表现出了较好的循环性能和较髙的比容量•180个循环后，其比容量高达549.8mA•h/g.关键词锂离子电池；负极材料；a-Fe2O3-Ag复合纳米棒；层层自组装法；储锂性能中图分类号0646文献标志码A作为高性能的绿色化学电源，锂离子电池已经被广泛应用到便携式的移动电子市场，并在电动汽车、电网调峰和可再生能源的储存等领域显示了诱人的前景(1-31.目前锂离子电池的商业化负极材料主要是石墨类碳材料.然而，石墨较低的理论比容量(372mA・h/g)很难满足锂离子动力电池的需求,从而制约了其在
3、电动汽车领域中的广泛应用.因此，需要寻求具有高比容量的负极材料体系"，例如硅基“⑹、锡基宀㈢和过渡金属氧化物⑴山]负极材料«-Fe2O3是一类重要的过渡金属氧化物负极材料，具有较高的理论比容量(1007mA・h/g)、低成本和环境友好等优点.因此，a・Fe2()3被认为是最有前途的碳负极材料的替代物之一〔2.然而,«-Fe2O3在脱嵌锂过程中巨大的体积变化会导致电极材料的粉化和比容量的快速衰减.目前，研究工作主要集中于制备纳米结构的a-Fe2O3负极材料来缓解脱嵌锂过程中的体积变化，从而改善其循环稳定性.例如，a-Fe2O3纳米棒妙、纳米管如、中空纳米球⑴】、纳米片㈣
4、和纳米胶囊均在锂离子电池负极材料的应用中表现出了较好的循环性能.然而，单一组分的a-Fe2O3纳米结构在循环过程中会发生团聚而导致结构的破坏山皿】.因此，制备基于a-Fe2O3纳米结构的复合结构被认为是进一步改善其电化学性能的有效途径之一⑵如.Ag是一种有效的可提高电极材料电化学性能的添加物.例如,Si-Ag[25],TiC)2・AgM和NiO.Ag^复合纳米结构表现出了较好的循环性能、较高的比容量和首次充放电效率.目前还未见到关于a-Fe2O3-Ag复合纳米结构作为锂离子电池负极材料的报道.本文采用FeOOH纳米棒为前驱体，通过层层自组装法及热处理制备出a-Fe2O
5、3-Ag复合纳米棒,并对其形貌、结构和电化学性能进行了表征.在层层自组装的过程中，强烈的静电吸引作用可以保证Ag纳米颗粒均匀地沉积到FeOOH纳米棒的表面.Ag纳米颗粒能提高电极材料的结构稳定性和导电性，从而改善a-Fe2O3负极材料的电化学性能.1实验部分11试剂与仪器聚丙烯氯化钱(PAH,Afw=60000)和聚苯乙烯磺酸钠(PSS,=70000)购自Sigma公司.无水三收稿日期：201205-25・基金项目：国家自然科学基金(批准号：50802086,51002133)资助.联系人简介：张辉，男，博士，副教授，主要从事新能源材料研究.E-mail：msezha
6、nghui@Nu.edu.cn氯化铁(FeCL、硝酸银(AgNOs)、聚乙烯基毗咯烷酮(PVP,k30)和氯化钠(NaCl)均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司.X射线衍射仪(XRD,RigakuD/max-2550PC),透射电子显微镜(TEM,PhilipsCM200UT).高分辨率透射电子显微镜(HRTEM,JEM-2010F,200kV),蓝电测试系统(LandCT2001A),Arbin循环伏安测试仪(MSTAT4),Mbraun手套箱(Labstar,Germany).12实验过程FeOOH纳米棒的制备：参照文献［14］方法，将80mL0.5mol/L
7、的FeC^水溶液加入到100mL的水热反应釜中，在90-120下反应12h.用去离子水和无水乙醇离心清洗产物，然后在80弋真空下干燥得到FeOOH纳米棒.FeOOH-Ag复合纳米棒的制备：参照文献［27~29］方法，将0.1gFeOOH纳米棒加入到60mL0.5mol/L的NaCl水溶液中，超声0.5h,加入0.15gPSS,搅拌1h,离心清洗，得到PSS修饰的FeOOH纳米棒.采用类似方法得到三层高分子电解质PSS/PAH/PSS修饰的FeOOH纳米棒，再将其分散到50mL去离子水中，加入0.1mmolAgNO3和0.5gPVP,超声1h,在超声条
