纳米过渡金属氧化物复合电极材料取得进展:无模板法合成分级中空NiO@C高性能锂电材料

随着新能源汽车、太阳能、风能及智能电网等能量储存与转换领域的快速发展,锂离子电池越来越发挥关键作用。过渡金属氧化物具有较高的理论容量,是目前商业化石墨电极的2-3倍。并且,存在可变价态和多样的物相结构,易于得到形貌独特、成分各异的纳微结构。同时,来源广泛,成本较低,是一类非常有发展前途的新一代高能锂离子电池负极材料。但是存在导电性差、充放电过程中体积变化造成电极粉化等严重问题,进而导致循环性能不稳定。

云南大学郭洪教授及其研究团队开展深入研究,采用绿色无模板法合成了分级中空NiO@C复合过渡金属氧化物纳米电极,显著提高了该类电极材料的导电性、倍率性能和循环稳定性。相关结果发表在Particle & Particle Systems Characterization上。应用中空纳米材料被认为是改善过渡金属氧化电极性能的最有效方法之一。然而,目前传统的模板法多使用复杂的合成模板(如AAO、PS微球、SiO2等),导致去除模板过程中容易破坏目标产物的结构、物相不纯、过程繁琐、成本高。针对这一问题,该团队结合中空材料和碳复合的优势,采用醇-水诱导自组装方法,以C12H22O11为碳源,系统研究了不同溶剂体系下,分级中空NiO@C复合电极材料的可控合成机制,并且深入研究了该类材料的电化学性能。在1Ag-1电流密度下循环100次,容量仍高达600 mAhg1以上。该合成策略不仅极大地提高了该类材料的电化学性能,而且作为一种的普适方法可有效应用于药物传输、催化、光催化及水处理等重要研究领域。