新型鋰離子電池負(fù)極材料雙金屬M(fèi)OF的研究

來源：存能電氣  日期：2019-09-02 09:17  瀏覽量：次

　　新型鋰離子電池負(fù)極材料雙金屬M(fèi)OF的研究。在制備新穎結(jié)構(gòu)MOF的同時(shí)，MOF作為模板進(jìn)而合成鋰離子電池負(fù)極材料是一個(gè)富有挑戰(zhàn)的研究方向，如何有效合成該類材料并提高其導(dǎo)電性，是其用于鋰離子電池負(fù)極的關(guān)鍵。該類材料具有高的放電比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

　　目前商品化鋰離子電池依然采用的是天然石墨、人造石墨等碳基負(fù)極材料，石墨負(fù)極材料具有可逆容量大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，但是其電位與金屬鋰電位接近，電池過充可能會(huì)在電極表面析出而形成鋰枝晶，從而刺穿隔膜引起短路，具有較大安全隱患，在實(shí)用中碳材料可逆比容量已經(jīng)達(dá)到350mAh/g，接近理論比容量的372mAh/g。

　　作為鋰電池的主材之一，負(fù)極材料的重要性，想必就不需要強(qiáng)調(diào)了。負(fù)極材料，是鋰電池在充電過程中，鋰離子和電子的載體，起著能量的儲(chǔ)存與釋放的作用。在電池成本中，負(fù)極材料約占了5%-15%,是鋰離子電池的重要原材料之一。

　　新型鋰離子電池負(fù)極材料雙金屬M(fèi)OF的研究

　　隨著能源問題的日益嚴(yán)重，具有高能量密度、輕量可充電式的鋰離子電池越來越廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車以及手提式電動(dòng)工具中。目前市面上商用的鋰離子電池負(fù)極材料石墨的理論容量?jī)H有372mAh/g，因此開發(fā)新型負(fù)極材料對(duì)鋰離子電池的應(yīng)用具有十分重要的意義。

　　金屬有機(jī)框架(MOFs)因其具有很大的比表面積和可調(diào)控的結(jié)構(gòu)單元，目前被廣泛應(yīng)用于能量存儲(chǔ)、氣體分離、工業(yè)催化以及載藥系統(tǒng)。

　　采用了雙金屬模式合成了新的MOF——ZnCo-ZIF，并將其應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料中，獲得了636mAh/g的容量，比石墨電極提高了1.7倍。在CoZn-ZIF為負(fù)極材料的鋰離子電池中，實(shí)現(xiàn)了636.3mAh/g的二次放電容量；同時(shí)，在循環(huán)100次之后，電池仍保持了605.8mAh/g的容量，庫侖效率接近100%。

　　研究人員發(fā)現(xiàn)，采用共沉淀技術(shù)可以有效地將金屬陽離子吸附到富有含氧基團(tuán)的碳納米管表面，加入有機(jī)配體溶液后，配體與碳納米管表面的金屬離子配位形成MOF晶核，晶核生長(zhǎng)成為MOF晶體，最終將碳納米管原位嵌入到MOF中。經(jīng)過熱處理后，可制備出新型結(jié)構(gòu)的多金屬氧化物納米復(fù)合材料。

　　該類納米復(fù)合材料在0.01-3.0V電壓范圍，以100mAg-1電流密度充放電100次后，比容量穩(wěn)定在813mAhg-1以上；當(dāng)充放電流密度為1000mAg-1時(shí)，比容量仍高達(dá)514mAhg-1，顯示出優(yōu)良的電化學(xué)儲(chǔ)能特性。

　　以上就是新型鋰離子電池負(fù)極材料雙金屬M(fèi)OF的研究，納米多孔金屬有機(jī)骨架化合物（MOF）具有孔徑可調(diào)、大比表面積、骨架結(jié)構(gòu)多樣性、表面可修飾等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于吸附和分離、多相催化、金屬納米粒子的載體和模板以及微反應(yīng)器等方面。