ZnO-CMK复合物的合成及在锂电池中的应用

ZnO-CMK复合物的合成及在锂电池中的应用

丁晓坤

(福州大学 测试中心,福建 福州350002)

摘要:文章利用介孔碳(mesoporous carbon,CMK)作为反应载体,通过低温水热法合成ZnO-CMK复合物,并利用XRD和透射电子显微镜对材料进行了结构和形貌的表征。通过电化学实验可知,ZnO-CMK复合物作为锂离子电池负极材料具有较高的容量,循环稳定值达到410 mA·h/g,库伦效率高达95%以上。与商业ZnO电极材料相比,其充放电性能和循环稳定性得到了较大的提高。结果表明，经过介孔碳复合改性后的ZnO-CMK复合物可以作为一种有效的锂离子电池负极材料加以研究和应用。

关键词:氧化锌;介孔碳;复合物;负极材料;库伦效率

收稿日期：2014-10-17；修回日期：2015-01-19

基金项目：福州大学校人才科研启动资助项目(XRC-1406)

作者简介：丁晓坤(1978-), 男, 湖北襄阳人, 博士, 福州大学工程师.

doi:10.3969/j.issn.1003-5060.2015.06.024

中图分类号:TQ131.1文献标识码：A

Synthesis of ZnO-CMK composite and its application to lithium-ion battery

DING Xiao-kun

(Testing Center, Fuzhou University, Fuzhou 350002, China)

Abstract:The ZnO-CMK composite was synthesized at low temperature based on ordered mesoporous carbon(CMK). The composite was characterized by X-ray diffractometer(XRD) and transmission electron microscopy(TEM). The results of electrochemical experiment showed that as the anode material for Li-ion battery, the reversible capacity of ZnO-CMK composite was kept at 410 mA·h/g. The coulombic efficiency was as high as 95%. Compared with traditional ZnO anode materials, the high capacity and stable performance of ZnO-CMK composite is attributed to the introduction of CMK, and it can be used and researched as an effective anode material for Li-ion battery.

Key words:zinc oxide(ZnO); mesoporous carbon(CMK); composite; anode material; coulombic efficiency

0引言

ZnO具有独特的物理化学性能,其在半导体、催化及光电等领域得到了广泛的应用和研究[1-2]。但ZnO作为电极材料应用在锂电池领域的报道并不多见。研究表明,尽管ZnO的理论容量高达978 mA·h/g,但因为其充放电过程中体积变化较大,材料容易脱落,从而引起能量损失,使其容量很快降到200 mA·h/g以下[3-5]。对此,研究人员通过各种方法加强其稳定性来改善其电化学性能。文献[6]通过化学气相沉积法在铜片上合成出具有二维网状结构纳米ZnO薄片,利用这种方法合成出来的材料性能比较稳定,在0.5 A/g的电流条件下,经过100次的反复充放电后,其容量依然保持在410 mA·h/g。文献[3，7]利用Ni、NiO-C或者C进行包覆改性来提高载流子的交换传输效率,从而提高材料的电导率。……