科學網—開創多殼層空心結構普適合成方法

2020-12-04 科學網

 

本報訊 近日，中科院過程工程研究所研究員王丹課題組開創了多殼層空心結構的普適合成方法——「次序模板法」，相關研究結果發表在《先進材料》上，並被選為該期雜誌的內封底。

王丹及其合作者在以往成果的基礎上，進一步改進了「次序模板法」，通過對Co/Mn離子摩爾比的調變，調控吸附了金屬離子的碳球在煅燒過程中的晶化速率，實現了對複合金屬氧化物多殼層空心球殼層數的控制，成功製備了七殼層的空心球。

鹼性二次電池具有高的功率密度與能量密度，能夠發生快速可逆的表面氧化還原反應，廣泛應用於各種電力系統中。過渡金屬氧化物納米材料由於具有大比表面積、高法拉第電容，作為電極材料獲得了科研人員的特別關注。但是，納米顆粒容易團聚，會導致電化學活性表面積的降低，從而增加固相擴散的電阻。多殼層空心球的獨特結構有助於攻克這一難題。

得益於複合金屬氧化物的協同作用，以及多殼層空心球的大比表面積和孔體積等結構特徵，該七殼層空心球用作電極材料能夠提供更多的活性位點，並有利於電解質的傳輸，表現出優異的電荷存儲性能和卓越的穩定性。

在三電極系統中，七殼層空心球的比容量達到了創紀錄的236.39 mAh g-1（電流密度1Ag-1），循環2000次後仍能保持96.07%的容量；在鹼性二次電池系統中，七殼層空心球的比容量高達106.85 mAh g-1（電流密度0.5 A g-1），循環3000次後仍能保持84.17%的容量。該成果為多殼層空心結構的可控合成，以及高效能源材料的研發開闢了新路徑。

（沈春蕾）

《中國科學報》 (2017-10-23 第5版 創新周刊)

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