【摘 要】
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过渡金属氧化物因其丰度高、成本低、理论容量高以及电化学稳定性好等优点,有望成为下一代锂离子电池电极材料。然而,过渡金属氧化物导电性差、循环过程中体积变化大等问题严重阻碍了其实际应用。为了解决上述问题,本文成功地制备Nb2O5纳米片和多孔Co3O4纳米片,并对其进行液相还原改性,研究缺陷结构对电化学性能的影响。首先,采用水热法制备Nb307F前驱体,通过调节煅烧温度实现对Nb2O5纳米片中相组成进行
【基金项目】
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国家自然科学基金（No.51571054,51771046）；
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过渡金属氧化物因其丰度高、成本低、理论容量高以及电化学稳定性好等优点,有望成为下一代锂离子电池电极材料。然而,过渡金属氧化物导电性差、循环过程中体积变化大等问题严重阻碍了其实际应用。为了解决上述问题,本文成功地制备Nb2O5纳米片和多孔Co3O4纳米片,并对其进行液相还原改性,研究缺陷结构对电化学性能的影响。首先,采用水热法制备Nb307F前驱体,通过调节煅烧温度实现对Nb2O5纳米片中相组成进行调控,得到的正交相、四方相和单斜相三相复合Nb2O5纳米片,三相复合结构所产生的大量界面和缺陷,促进了锂离子的运输,增加了电化学活性位点,表现出优秀的电化学性能,在电流密度1C下循环200周可逆容量为270.4 mAh g-1。通过调节煅烧时间,对三相复合Nb2O5纳米片中相含量进行调控,经过750℃煅烧4h,得到的样品表现出更优异的电化学性能,在电流密度1 C条件下循环200周循环后可逆容量为320.9 mAh g-1,即使在5 C条件下,循环2000周后,可逆容量仍为205.6 mAh g-1。其次,对Nb2O5纳米片进行NaBH4液相改性处理。改性后的样品形貌和相组成没有变化,在纳米片表面形成了氧空位,且随着NaBH4浓度的上升,氧空位的量不断增加,但当NaBH4溶液浓度为5 mM时,电化学性能最优。通过改变NaBH4溶液的浓度,可以很好地调控氧空位含量,且适当的氧空位浓度最有利于电化学性能的提升。最后,采用水热法与煅烧处理成功得到多孔Co3O4纳米片,用不同添加量N-2H4溶液对Co3O4纳米片进行化学还原。处理后的样品形貌未发生变化,在Co3O4纳米片表面有氧空位产生,且随着添加N-2H4量的上升而不断增加。当N-2H4加入量较多时,在表面产成Co（OH）2,生成的Co（OH）2对电极起到了一定保护作用,提高了循环稳定性。通过改变N-2H4的添加量,可以很好地控制氧空位含量和Co（OH）2的生成。合理的表面改性工程可以创造出独特的微观结构,从而提高电化学的性能。
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