均匀负载氧化镍纳米颗粒多孔硬碳球的制备及其高性能锂离子电池负极材料应用.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)268ActaP矗．一Chim．Sin．2015，31(2)，268-276February[Article】doi：10．3866／PKU．WHXB201411261WWW．whxb．pku．edu．ca均匀负载氧化镍纳米颗粒多孑L硬碳球的制备及其高性能锂离子电池负极材料应用张远航’王志远’师春生刘恩佐’何春年赵乃勤(天津大学材料科学与工程学院，天津市材料复合与功能化重点实验室，天津300072；天津化学化工协同创新中心，天津300072)摘要：利用水热法制备了粒径为90—130nm的多孔硬碳球，并通过浸渍与煅烧的方法制备了硬

2、碳球均匀负载纳米氧化镍颗粒(-10nm)复合材料．硬碳球的表面官能团和内部的微孔保证了氧化镍颗粒在硬碳上的均匀分布．在1O0mA·g的电流密度下，复合材料电极首次充电比容量高达764mAh·g-1：在1O0mA·g的电流密度下循环100个周期后电极充电比容量保持在777mAh·g～，容量保持率为101％：800mA·g。电流密度下电极的充电比容量达380mAh·g～，显示复合材料电极具有优异的循环性能和倍率性能．硬碳的表面官能团和内部微孔为氧化镍提供了优先形核位点，保证了二者的牢固结合，使复合材料获得了“协同效应”，从而使复合电极具备更短的锂离子扩散路径、更高的电导率和更多的

3、锂离子脱嵌位点．这种方法还可用于制备硬碳／其他金属氧化物复合材料．关键词：微孔：水热法：浸渍：表面官能团：循环性能：倍率性能中图分类号：0646SynthesisofUniformNickelOxideNanopaI_ticIesEmbeddedinPorousHardCarbonSpheresandTheirApplicationinHighPerformanceLi-IonBatteryAnodeMaterialsZHANGYuan—Hang’WANGZhi—Yuan’SHIChun-Sheng’'LIUEn．Zuo’HEChun．Nian’ZHAONai．Qin’_(T

4、ianjinKeyLaboratoryofCompositesandFunctionalMaterials,SchoolofMaterialsScienceandEngineeringTianjinUniversity,Tianjin300072,PR．China；SynergeticInnovationCenterofChemicalScienceandEngineering,Tiain300072，R．China)Abstract：UniformnickeIoxidenanOpartlcles(一10nm)embeddedinporoushardcarbon(HC1sph

5、eres(90-130nm1forhighperformancelithiumionbareryanodematerialsweresynthesizedv／aahydrothermaImethodfoIlowedbyimpregnationandcalcination．TheHCsphems．whichhadabundantmicroporesandplentifuIsurfacefunctionalgroups．allowedfirmembeddinganduniformdispersionoftheNiOnanoparticles．Theas—preparedHC／Ni

6、Ocompositeanodeexhibitedexcellentelectrochemicalperformance．includinghighreversiblecapacity(764mAh’g)，goodcyclingstability(ahighspecificcapacityof777mAhgafterthe100thcycleatacurrentdensityof100mA‘g～，acapacityretentionrateof101％)，andhighratecapability(380mAh·gevenat800mA‘g1．Theseexcellentele

7、ctrochemicalpropertieswereattributedtotheuniquestructureofNiOnanoparticlestightlyembeddedinahardcarbonmatrix．Anodematerialswithsuchastructurehavetheadvantagesofimprovedelectronicconductivity,moreaccessibleactivesitesfor¨lhiumioninsertion．andshortdiffusio