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氮掺杂冰粉基碳包覆Fe_(3)O_(4)及其储锂性能研究
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作者 隋林秀 俞丽芯 +7 位作者 罗城城 胡单单 石津津 李力 孙玉恒 胡兵兵 曹蔚琦 袁小亚 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1016-1024,1030,共10页
碳包覆策略是能有效解决锂离子电池负极用过渡金属氧化物(TMO)材料在充放电过程中体积膨胀/收缩造成的粉化难题的一种有效途径。采用生物基可食用冰粉作为碳源与草酸高铁铵的水凝胶作为前驱物,经一步高温热解制备氮掺杂的冰粉基碳包覆Fe... 碳包覆策略是能有效解决锂离子电池负极用过渡金属氧化物(TMO)材料在充放电过程中体积膨胀/收缩造成的粉化难题的一种有效途径。采用生物基可食用冰粉作为碳源与草酸高铁铵的水凝胶作为前驱物,经一步高温热解制备氮掺杂的冰粉基碳包覆Fe_(3)O_(4),采用XRD、SEM、TEM、XPS、TGA、拉曼光谱、恒电流充放电测试、循环伏安和电化学阻抗谱等方法对样品的形貌、结构和电化学性能进行研究。结果表明,该方法可快速大量制备氮掺杂碳包覆Fe_(3)O_(4)多孔复合材料(N-C@Fe_(3)O_(4)),通过调整原料配比和热处理条件,获得优异的电化学性能。N-C@Fe_(3)O_(4)-5作为锂离子电池负极材料具有良好的循环稳定性(在0.1 A/g电流密度下循环下80圈保持762.74 mAh/g比容量)和较高的倍率性能。相关机理研究表明N-C@Fe_(3)O_(4)复合材料良好倍率性能主要来源于赝电容容量的贡献。复合材料优异的电化学性能是由于碳包覆能够防止纳米颗粒团聚,提高导电性以及形成稳定的固体电解质界面(SEI)膜。冰粉基碳包覆TMO是一种改善其电化学储锂性能的有效途径,可推广并改善其他锂离子电池氧化物负极的储锂性能。 展开更多
关键词 锂离子电池 Fe_(3)O_(4) 碳包覆 冰粉
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道路石油沥青基碳包覆Fe_(3)O_(4)复合材料及其储锂性能研究
2
作者 傅孝良 胡单单 +2 位作者 赵磊 毛霖 袁小亚 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期10157-10164,共8页
选取廉价的乳化沥青作为碳前驱体、以柠檬酸铁铵为铁源、氯化钠为模板,通过模板辅助法高温热解法制备了沥青衍生碳纳米片包覆Fe_(3)O_(4)复合材料(C@Fe_(3)O_(4))。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(... 选取廉价的乳化沥青作为碳前驱体、以柠檬酸铁铵为铁源、氯化钠为模板,通过模板辅助法高温热解法制备了沥青衍生碳纳米片包覆Fe_(3)O_(4)复合材料(C@Fe_(3)O_(4))。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等手段表征C@Fe_(3)O_(4)复合材料的化学组成和微观结构形貌,并通过恒电流充放电测试、倍率测试、电化学阻抗、电流间歇滴定技术(GITT)等测试表征其电化学性能。结果表明,由柠檬酸铁铵在热解中产生的Fe_(3)O_(4)纳米颗粒均匀地包裹在石墨化沥青衍生碳纳米笼中;作为锂离子电池的负极时,优化的C@Fe_(3)O_(4)-3复合材料在0.1 A/g的电流密度下循环100次后保持有910.85 mAh/g的优异可逆容量,且在1 A/g的大电流密度下循环240次后仍可以保留517.76 mAh/g的可逆容量。如此出色的循环稳定性主要得益于其精心设计的结构:高度石墨化石油沥青基碳纳米笼不仅提高了Fe_(3)O_(4)材料的导电性,还有效抑制了Fe_(3)O_(4)在充放电循环过程中的体积膨胀,提供了增强的电化学稳定性。这项工作不仅实现了低成本道路石油沥青的高附加值利用,而且可以推广到应用其他氧化物负极。 展开更多
关键词 石油沥青 Fe_(3)O_(4) 碳包覆 锂离子电池 负极
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