探討最新研發(fā)的高性?xún)r(jià)比錳系陽(yáng)極材料

美國(guó)阿克倫大學(xué)的研究人員研發(fā)了Mn3O4/C分級(jí)多孔納米球，并將其用作鋰離子電池的陽(yáng)極材料。該類(lèi)納米球的可逆比容量較高(電流為200?mA/g時(shí)，電池容量為1237mAh/g)、具優(yōu)異的穩(wěn)定性(電流為4A/g時(shí)，電池容量為425mAh/g)和極長(zhǎng)的循壞使用壽命(電流為4A/g，3000次循壞使用后，無(wú)明顯的容量衰減)。

理論上，過(guò)渡金屬氧化物容量高，成本低，是一款很有前景的陽(yáng)極候選材料。在該類(lèi)材料中，Mn3O4儲(chǔ)藏量豐富、不易氧化、在電化學(xué)方面具有競(jìng)爭(zhēng)力，作為一款電池陽(yáng)極材料，其前景較好，也被廣泛應(yīng)用于各類(lèi)電池材料研究中。

然而，過(guò)渡金屬氧化物能成為鋰離子電池(LIBs)陽(yáng)極材料，還遇到了幾個(gè)問(wèn)題：首先，金屬氧化物的內(nèi)在的差導(dǎo)電性限制了整個(gè)電極的電子傳輸，導(dǎo)致活性材料利用率低、可估價(jià)性低。其次，在鋰化和脫鋰過(guò)程中金屬氧化物的大體積縮脹會(huì)導(dǎo)致電極粉碎，從而加速循壞使用過(guò)程中的容量衰減。眾所周知，納米工程和碳雜化是克服和限制此類(lèi)問(wèn)題的有效方法。

該研究團(tuán)隊(duì)利用溶劑熱反應(yīng)，合成了自組裝錳基金屬?gòu)?fù)合物(Mn-MOC)，該合成物具有球形結(jié)構(gòu)。然后，研究人員通過(guò)熱退火處理將Mn-MOC前體材料轉(zhuǎn)化成分級(jí)多孔的Mn3O4/C納米球。

研究人員將鋰的儲(chǔ)存能力歸因于納米球的獨(dú)特多孔分級(jí)結(jié)構(gòu)。納米球Mn3O4納米晶體組成，該晶體覆蓋了均勻分布的薄碳?xì)ぁ４思{米結(jié)構(gòu)反應(yīng)面積較大，增強(qiáng)了導(dǎo)電性，而且容易生成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面(SEI)的形成并能適應(yīng)轉(zhuǎn)化反應(yīng)類(lèi)電極的體積變化。