中空海胆状结构的碳包覆Fe2O3用作锂离子电池的高性能负极材料

• 作者: 冯雨歌 束娜 谢兼 柯飞 朱彦武 朱俊发
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 工学
• 关键词: 锂离子电池 负极材料 循环寿命 充放电过程 理论比容量 充放电循环 放电容量 碳包覆
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 页码范围: 307-317
• 页数: 11页
• 分类号: TM9

摘要

Fe2O3由于成本低廉,储量丰富和理论比容量高(1007 mA hg^-1)等特点,在锂离子电池负极材料的应用中极具发展前景.然而一些问题仍然存在,如:充放电过程中比容量的迅速衰减,不可逆的体积膨胀以及较短的循环寿命等.这些问题严重制约了Fe2O3在锂离子电池中的实际应用.为了突破这些局限,本文以金属-有机骨架(MOFs)包覆的FeOOH(FeOOH@MIL-100(Fe))作为前驱体和自牺牲模板,通过高温热处理制备得到一种能良好继承前驱体形貌的中空海胆状碳包覆的Fe2O3(Fe2O3@MOFC)复合材料.在热处理过程中,外部的MOF层很好地保护了内部Fe2O3结构的完整性,并以原位转化的方式衍生为均匀分布在纳米粒子外部的碳涂层.在0.1 Ag^-1的电流密度下,Fe2O3@MOFC可提供高达1366.9 mA hg^-1的初始放电容量,且充放电循环200次后,仍能保持大约1551.3 mA hg^-1的高放电容量.在1 Ag^-1的高电流密度下循环300次后,其比容量仍可保持在1208.6 mA hg^-1.