【摘 要】
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具有多重氧化态以及可逆的小离子存储的钼酸钴(CoMoO4),能表现出高理论容量和能量密度,是非常具有前景的锂离子电池和钠离子电池负极材料。然而,在充放电过程中,纯相块状CoMo
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具有多重氧化态以及可逆的小离子存储的钼酸钴(CoMoO4),能表现出高理论容量和能量密度,是非常具有前景的锂离子电池和钠离子电池负极材料。然而,在充放电过程中,纯相块状CoMoO4体积膨胀/收缩大,电极材料粉化严重。纳米结构CoMoO4电导率较低,颗粒聚集严重,难以实现均匀分布的形貌,导致其电极表现出差的倍率性能和循环稳定性。通常采用将CoMoO4与资源广泛、结构稳定的碳材料进行组装,构造不同的钼酸钴/碳纳米复合材料结构。主要是由于与碳纳米材料复合能抑制CoMoO4纳米颗粒因团聚而导致的电化学性失活的现象,减少不稳定SEI膜的形成,从而达到提高电极倍率和循环稳定性的目的。据此,我们设计实验将CoMoO4与导电碳基材料进行复合来构造钼酸钴/碳纳米材料以获得提高的储锂/钠性能。本文研究的主要内容如下:(1)以碳点为晶种和导电增强材料,通过水热固相法成功制备了 CoMoO4/CDs纳米块。在0.1 A g-1的电流密度下,循环到140圈时,CoMoO4/CDs纳米复合材料的容量高达1604.5 mAh g-1。特别的,在电流密度为2.0 A g-1的条件下,循环400圈,依旧能保持600.0 mAh g-1的比容量。在高的电流密度下的高容量主要归功于纳米化CoMoO4的微观结构的能引起表面能的增加。此外,碳点诱导产生的缺陷和氧空位,能够产生非本征赝电容。(2)采用原位加热工艺制造的燕窝状复合材料是利用CoMoO4作为基底材料,羧基化碳纳米管(AF-CNTs)作为骨架制备而成的(CoMoO4/AF-CNT)。通过以羧基化碳纳米管作为支撑体以及成核位点、CoMoO4生长在其上。同时CoMoO4纳米颗粒与碳纳米管之间具有的C-O-Mo键以及相邻碳纳米管中的氢键作为燕窝状的CoMoO4/AF-CNT复合材料的桥梁。燕窝结构可以确保电极的稳定性,并加速电解质的渗透,并为电子和离子的传输提供快速的扩散通道。作为钠离子电池的负极,CoMoO4/AF-CNT燕窝状复合材料在电流密度为2.0 A g-1下,经过2000次循环后,表现出151.6 mAhg-1可逆容量为,其容量衰减率低于5.4μAhg-1cycle-1。(3)借助水热-固相法,通过调控前驱液的pH值,可控合成了CoMoO4/GO纳米复合材料。将自组装CoMoO4/GO作为钠离子电池负极材料时,在0.1,0.2,0.5,1.0,2.0和5.0 Ag-1的电流密度下,表现出超高的比容量为610.9,469.5,379.3,303.1,203.8以及118.0 mAh g-1。特别的,在电流密度为5.0 Ag-1的电流密度下,循环1000圈后,CoMoO4/GO纳米复合材料仍旧能够维持高达137.5 mAh g-1的比容量。
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