据报道,美国阿克伦大学的研究人员研发了 Mn3O4/C 分级多孔纳米球,并将其用作锂离子电池的阳极材料。该类纳米球的可逆比容量较高(电流为 200? mA/g 时,电池容量为 1237 mAh/g)、优异的稳定性(电流为 4 A/g 时,电池容量为 425 mAh/g)和极长的循坏使用寿命(电流为 4 A/g,3000 次循坏使用后,无明显的容量衰减)。

 

 

理论上,过渡金属氧化物容量高,成本低,是一款很有前景的阳极候选材料。在该类材料中,Mn3O4 储藏量丰富、不易氧化、在电化学方面具有竞争力,作为一款电池阳极材料,其前景较好,也被广泛应用于各类电池材料研究中。

 

然而,过渡金属氧化物能成为锂离子电池(LIBs)阳极材料,还遇到了几个问题:首先,金属氧化物的内在的差导电性限制了整个电极的电子传输,导致活性材料利用率低、可估价性低。其次,在锂化和脱锂过程中金属氧化物的大体积缩胀会导致电极粉碎,从而加速循坏使用过程中的容量衰减。众所周知,纳米工程和碳杂化是克服和限制此类问题的有效方法。

 

该研究团队利用溶剂热反应,合成了自组装锰基金属复合物(Mn-MOC),该合成物具有球形结构。然后,研究人员通过热退火处理将 Mn-MOC 前体材料转化成分级多孔的 Mn3O4/C 纳米球。

 

研究人员将锂的储存能力归因于纳米球的独特多孔分级结构。纳米球 Mn3O4 纳米晶体组成,该晶体覆盖了均匀分布的薄碳壳。此纳米结构反应面积较大,增强了导电性,而且容易生成稳定的固体电解质界面(SEI)的形成并能适应转化反应类电极的体积变化。