北京航空航天大学学报 ›› 2020, Vol. 46 ›› Issue (2): 259-265.doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0190

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多级次孔结构ZnMn2O4微球负极的研究

任衍彪1, 张世超2, 张临财1, 何小武3, 赵金光4   

  1. 1. 枣庄学院 化学化工与材料科学学院, 枣庄 277160;
    2. 北京航空航天大学 材料科学与工程学院, 北京 100083;
    3. 中国科学院半导体研究所 半导体超晶格国家重点实验室, 北京 100083;
    4. 国网河南省电力公司, 郑州 450000
  • 收稿日期:2019-04-28 发布日期:2020-03-11
  • 通讯作者: 何小武 E-mail:hexw@semi.ac.cn
  • 作者简介:任衍彪,男,博士,讲师。主要研究方向:纳米能源材料及电极催化剂;张世超,男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:锂二次电池电极材料;张临财,男,博士,副教授。主要研究方向:生物基材料;何小武,男,博士。主要研究方向:荧光材料;赵金光,男,博士,研究员。主要研究方向:电网储能。
  • 基金资助:
    中国博士后科学基金(2018M632635);枣庄学院博士研究基金(2018BS056);国家电网公司科技项目(52170217000L)

Hierarchical porous ZnMn2O4 microsphere anode

REN Yanbiao1, ZHANG Shichao2, ZHANG Lincai1, HE Xiaowu3, ZHAO Jinguang4   

  1. 1. College of Chemistry Chemical Engineering and Material Science, Zaozhuang University, Zaozhuang 277160, China;
    2. School of Materials Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100083, China;
    3. State Key Laboratory for Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China;
    4. State Grid Henan Electric Power Company, Zhengzhou 450000, China
  • Received:2019-04-28 Published:2020-03-11
  • Supported by:
    China Postdoctoral Science Foundation (2018M632635); the Doctoral Research Foundation of Zaozhuang University (2018BS056); the State Grid Company Research Program of Science and Technology (52170217000L)

摘要: 利用水热法合成了Zn-Mn氧化物前驱体,在温度400、500、600、700℃下,空气气氛中煅烧前驱体,以此来制备纳米片组装成的分级多孔结构的ZnMn2O4微球。其中,在500℃空气中煅烧前驱体制备的ZnMn2O4(ZMO-500)微球具有丰富的多级次孔结构,其作为锂离子电池负极材料,在500 mA/g的电流密度下,ZMO-500微球负极材料循环500次以后仍具有1 132 mAh/g高的放电比容量。ZMO-500负极材料优异的电化学性能得益于其分级多孔结构,不仅可以增加电极和电解质之间的接触面积以促进锂离子的迁移,而且还为循环过程中电极体积膨胀提供足够的缓冲空间。

关键词: 水热合成法, ZnMn2O4, 多级次孔微球, 负极, 锂离子电池

Abstract: The precursor of Zn-Mn oxides were synthesized by a facile hydrothermal method and subsequently calcined at different temperature of 400℃, 500℃, 600℃ and 700℃ in air in order to synthesis the hierarchical porous ZnMn2O4 microspheres assembled by a lot of nanosheets. The ZnMn2O4 microspheres synthesized by calcining precursor in air at 500℃ (ZMO-500) display rich hierarchical porous structures, and when used as the anode material of lithium ion batteries, ZMO-500 microsphere anode material exhibits a high discharge capacity of 1 132 mAh/g after 500 cycles at a current density of 500 mA/g. It is believed that the outstanding electrochemical performance of ZMO-500 microsphere anode material benefits from the hierarchical porous structure that can not only increase the contact area between the electrode and the electrolyte to facilitate the transfer of Li+, but also provide sufficient space for volume expansion of the electrode during the cyclic process.

Key words: hydrothermal synthesis, ZnMn2O4, hierarchical porous microsphere, anode, lithium ion batteries

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