SCMs|通过构筑嵌覆型碳结构提升Nb2O5的储锂性能

嵌入型过渡金属氧化物因具有安全的工作电压、高比容量和快速的嵌锂能力而受到广泛关注。但低本征电导率特性严重影响其作为锂电负极材料的寿命和性能。近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所程亚军研究员、夏永高研究员和宁波诺丁汉大学胡斌杰副教授等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，通过简便易行、可规模化放大的二氧化碳热处理方法构筑了具有新型嵌覆型碳结构的Nb₂O₅/C纳米杂化材料。在控制碳含量的前提下，实现了颗粒聚集体内部表面可控碳包覆。

图1 Nb₂O₅/C纳米杂化材料嵌入型到嵌覆型碳结构转变的示意图。

以嵌覆型碳结构的Nb₂O₅/C纳米杂化材料为负极组装的锂离子电池在40 mA g⁻¹电流密度下容量可达387 mA h g⁻¹，而在200 mA g⁻¹电流密度下循环500次后，容量保持率在92%以上。采用电化学滴定、差分电化学质谱(DEMS)等方法对嵌覆型五氧化二铌/碳纳米杂化材料脱嵌锂动力学过程以及产气行为进行了研究。

图2 嵌入型Nb₂O₅/C和嵌覆型Nb₂O₅/C 的电化学性能(1 C=200 mA g⁻¹)。

本文提出的嵌覆型碳结构有望为高性能嵌入型过渡金属氧化物的结构设计提供参考。

相关结果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1524-5。

点击左下角“阅读原文”，阅读以上文章PDF原文

—关注中国科学材料，请长按识别二维码—