美國研發(fā)出高性價比錳系陽極材料 循壞3000次無明顯容量衰減

據(jù)外媒報道，美國阿克倫大學的研究人員研發(fā)了Mn3O4/C分級多孔納米球，并將其用作鋰離子電池的陽極材料。該類納米球的可逆比容量較高（電流為200mA/g時，電池容量為1237mAh/g）、優(yōu)異的穩(wěn)定性（電流為4A/g時，電池容量為425mAh/g）和極長的循壞使用壽命（電流為4A/g，3000次循壞使用后，無明顯的容量衰減）。

理論上，過渡金屬氧化物容量高，成本低，是一款很有前景的陽極候選材料。在該類材料中，Mn3O4儲藏量豐富、不易氧化、在電化學方面具有競爭力，作為一款電池陽極材料，其前景較好，也被廣泛應用于各類電池材料研究中。

然而，過渡金屬氧化物能成為鋰離子電池（LIBs）陽極材料，還遇到了幾個問題：首先，金屬氧化物的內(nèi)在的差導電性限制了整個電極的電子傳輸，導致活性材料利用率低、可估價性低。其次，在鋰化和脫鋰過程中金屬氧化物的大體積縮脹會導致電極粉碎，從而加速循壞使用過程中的容量衰減。眾所周知，納米工程和碳雜化是克服和限制此類問題的有效方法。

該研究團隊利用溶劑熱反應，合成了自組裝錳基金屬復合物（Mn-MOC），該合成物具有球形結構。然后，研究人員通過熱退火處理將Mn-MOC前體材料轉(zhuǎn)化成分級多孔的Mn3O4/C納米球。

研究人員將鋰的儲存能力歸因于納米球的獨特多孔分級結構。納米球Mn3O4納米晶體組成，該晶體覆蓋了均勻分布的薄碳殼。此納米結構反應面積較大，增強了導電性，而且容易生成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面（SEI）的形成并能適應轉(zhuǎn)化反應類電極的體積變化。