三维多孔集流体改善NiO电极的储锂特性

论文摘要

三维多孔金属不仅可容纳电极在储锂过程中的体积变化,且为锂离子提供快速传输通道,因此被广泛用做锂离子电池集流体,以提升其循环稳定性和高倍率容量. NiO作为锂离子电池负极具有高理论比容量而备受关注,但其电子导电性差和充放电过程中的巨大体积变化造成其循环寿命短和高倍率容量低.此外,NiO首次放电（嵌锂）产物Ni0和Li2O不能在充电（脱锂）过程中完全反应造成首次不可逆容量大,阻碍了其商业化应用.本工作采用简单、易规模化的化学镀法制备出具有三维贯穿孔的多孔铜（孔径≈5μm）,并在其孔壁电沉积获得NiO@三维多孔铜电极.由于三维多孔铜集流体可容纳NiO储锂过程中的体积变化;为锂离子提供快速传输通道,同时其高比表面积增大了Ni0和Li2O的反应活性点,因此该电极显示出优异的高倍率容量和高首次库伦效率.该电极在200m A·g-1电流密度下,首次放电（嵌锂）和充电（脱锂）容量分别为1522.3和1230.2m Ah·g-1,首次库伦效率达到80.8%;在高电流密度20A·g-1下显示578.1m Ah·g-1容量.以NiO@三维多孔铜为负极,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为正极组装成全电池,首次充电和放电容量分别为1514和1060 mAh·g-1(基于NiO电极,电流密度0.2 A·g-1),首次库伦效率为70%; 1.0 A·g-1电流密度下,首次放电比容量为873 mAh·g-1, 100次循环后保持709 mAh·g-1,保持率为81%; 10 A·g-1电流密度下容量保持530.6 mAh·g-1.该工作将为过渡金属氧化物储锂性能提升提供新途径.

论文目录

• 1 引言
• 2 结果与讨论
•   2.1 NiO电极材料的结构与形貌分析
•   2.2 NiO电极材料电化学性能测试
• 3 结论
• 4 实验部分
•   4.1 NiO@三维多孔铜电极的制备
•   4.2 物理性能表征
•   4.3 电化学性能测试

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王珊,樊小勇,崔宇,苟蕾,王新刚,李东林

关键词: 锂离子电池,负极,三维多孔,集流体

来源: 化学学报 2019年06期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

专业: 无机化工,电力工业

单位: 长安大学材料科学与工程学院

基金: 国家自然科学基金面上项目(No.21473014),中国博士后基金面上项目(No.2016M590908),长安大学卓越青年基金(No.310831153505)资助~~

分类号: TM912;TQ131.11

页码: 551-558

总页数: 8

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