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安徽锂电池中不锈钢丝网的使用
为了应对能源危机和环境污染问题,需研究和开发具有高功率密度、高能量密度的锂离子电池,高比容量负极材料的研究具有重要意义。其中具有高理论容量的钴基负极材料在充放电过程中伴随严重的体积膨胀、粉化现象导致循环稳定性差。为了更好地改善钴基负极材料的性能缺陷,本课题研究在不锈钢网表面生长Co-MOF前驱体,并结合热处理过程制备纳米结构Co3O4,并通过掺杂Cu/Sn元素以提高材料的储能性能。通过多种表征方式对MOF衍生多孔纳米材料的微观结构与化学组成进行分析,并研究储能性能与储锂机理。
当反应溶液中的Cu2+与Co2+浓度比为1:3时,所得到的Cu/Co-MOF前驱体在*佳热处理温度450℃进行反应,其衍生的Cu/Co原子比为1:3.36的（Cu/Co）3O4@SSM-25具有较为理想的二维多孔纳米片结构以及优异的储能性能。在200 m A/g电流密度下经50次循环后,其可逆放电及充电比容量高达2212和2163 m Ah/g,库伦效率约为97.8%。在2 A/g的大电流密度下经150次快速充放电后,仍具有高达1893和1856 m Ah/g的放电、充电比容量,库伦效率约为98.1%,表明其具备优异的快速充放电性能及较高的储锂容量。
Sn2+对MOF前驱体的微观形貌及结构可起到一定的调控作用,当反应溶液中Co2+与Sn2+摩尔比为1:2时,所制备的（Co/Sn）3O4@SSM多孔纳米棒具有优异的电化学储能表现。在500 m A/g的电流密度下,经100次充放电循环后仍可保持2137、2090 m Ah/g的放电、充电比容量。同时,材料具有优异的倍率性能,当电流密度为10 A/g时仍可保持1563与1537 m Ah/g的平均放电、充电比容量,库伦效率高达98.3%。Sn元素掺杂有效地提高了材料的储锂性能。
通过MOF衍生获得Cu掺杂纳米结构Co3O4,有效地提高了电子导电率和电荷转移速度,使材料的储锂性能有了明显的提升。Sn掺杂Co3O4使材料结构纳米化程度更高,促进了离子交换反应的进行,减少了不可逆的容量损失,提高了材料的储锂容量。
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