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快速合成的鳞状NiO/Ni复合阳极,是否会提高锂离子电池的电化学性能?科学家对此展开了研究

2020-11-30 07:10:55

背景:电化学能量转换和存储装置的性能,包括锂离子电池(LIBs)、钠离子电池和流动脱盐电池,建议主要取决于电极的设计以及材料化学。在过去的十年中,作为LIBs的可能阳极候选者,碳基材料的理想替代品已经引起了越来越多的关注。自Tarascon等人首次报道过渡金属氧化物(TMOs)以来,他们被认为是很有前景的候选者。在这一背景下,以Suhang Wang为首的团队展开了研究,并以“Facile synthesis of a scale-like NiO/Ni composite anode with boosted electrochemical performance for lithium-ion batteries”为题,于北京时间2020年11月27日发表于Journal of Alloys and Compounds,旨在分析快速合成的鳞状NiO/Ni复合阳极,是否会提高了锂离子电池的电化学性能。摘要:采用溶热法制备了一种鳞状NiO/Ni复合材料。NiO/Ni复合材料由于其独特的鳞状结构和导电金属Ni的存在,表现出较高的容量保留率和优越的速率能力。在200 mA g-1的电流密度下,复合材料的初始放电容量和电荷容量分别为1224.4 mAh和782.7 mAh g-1, 80次循环后的高容量保持率为107.92%,远远高于用相同方法制备的纯NiO(28.2%)。即使在500ma g-1的高电流密度下,NiO/Ni复合材料仍然保持了理想的循环稳定性,200次循环后其放电比容量仍保持在552.8 mAh g-1。此外,NiO/Ni复合材料也表现出比纯NiO高得多的速率性能。研究者的工作为制造具有工程结构和改进电化学性能的NiO/Ni复合材料提供了一种简便的方法。这表明了类似金属氧化物/金属复合材料作为锂离子电池阳极候选材料的进一步发展潜力。过程:在这项工作中,开发了一种简便的方法,将金属镍引入到镍基阳极,以提高其电化学性能。制备的NiO/Ni复合材料呈现出独特的鳞片状结构。元素Ni的存在不仅提高了复合材料的导电性,而且抑制了体积的变化,这使得复合材料的性能优于用类似方法制备的纯NiO,主要体现在稳定性、速率性能和可逆比容方面。研究者的工作提供了一种简便的方法,将镍融入NiO与工程结构,设计用于LIBs作为阳极材料。图1所示。,(a)纯NiO和NiO/Ni复合材料的XRD图谱;,(b) NiO/Ni复合材料EDS,插图显示重量和原子百分比。图2所示。,(a, b)纯NiO和(c, d)不同放大条件下NiO/Ni复合材料的FESEM图像。图3所示。,(a, b) TEM图像,(c)高分辨率TEM图像,,(d) NiO/Ni复合材料对应的SAED模式。图4所示。在(a) 200 mA g-1和(b) 500 mA g-1恒流密度下,纯NiO和NiO/Ni复合材料的循环性能比较;,(c)纯NiO和NiO/Ni复合材料在不同电流密度下的速率性能比较;,(d)纯NiO和NiO/Ni复合材料的EIS数据。插图显示了用于装配的等效电路。分析:在本研究中,研究者利用一种简单的溶热法制备了一种鳞状NiO/Ni复合材料。制备的NiO/Ni复合材料的放电和充电能力分别为857.3 mAh g-1和844.7 mAh g-1, 80次循环后工作电流密度为200ma g-1。它还显示了107.92%的高容量保留率,远远高于纯NiO(28.2%)。即使在500ma g-1的高电流密度下,经过200次循环后,鳞片状NiO/Ni复合材料的放电比容量仍保持在552.8 mAh g-1。相比之下,纯NiO的放电比容量只有70.3 mAh g-1。这种复合材料性能的提高可能是由于其特殊的鳞片状结构和纳米级镍相的存在,从而提高了复合材料的电导率,促进了快速离子/电子传输,并在循环过程中适应了大规模的体积膨胀/收缩。研究者的工作提供了一种简便的方法,将镍与工程结构的NiO结合,这显示了在LIBs中作为阳极材料的进一步发展潜力。原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925838820343760,
转载:贤集网-理工小二

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