三维多孔集流体改善NiO电极的储锂特性

摘要：

三维多孔金属不仅可容纳电极在储锂过程中的体积变化,且为锂离子提供快速传输通道,因此被广泛用做锂离子电池集流体,以提升其循环稳定性和高倍率容量.NiO作为锂离子电池负极具有高理论比容量而备受关注,但其电子导电性差和充放电过程中的巨大体积变化造成其循环寿命短和高倍率容量低.此外,NiO首次放电(嵌锂)产物Ni0和Li2O不能在充电(脱锂)过程中完全反应造成首次不可逆容量大,阻碍了其商业化应用.本工作采用简单、易规模化的化学镀法制备出具有三维贯穿孔的多孔铜(孔径≈5 μm),并在其孔壁电沉积获得NiO@三维多孔铜电极.由于三维多孔铜集流体可容纳NiO储锂过程中的体积变化;为锂离子提供快速传输通道,同时其高比表面积增大了Ni0和Li2O的反应活性点,因此该电极显示出优异的高倍率容量和高首次库伦效率.该电极在200 mA·g-1电流密度下,首次放电(嵌锂)和充电(脱锂)容量分别为1522.3和1230.2 mAh·g-1,首次库伦效率达到80.8％;在高电流密度20 A·g-1下显示578.1 mAh·g-1容量.以NiO@三维多孔铜为负极,LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2为正极组装成全电池,首次充电和放电容量分别为1514和1060mAh·g-1(基于NiO电极,电流密度0.2 A·g-1),首次库伦效率为70％;1.0 A·g-1电流密度下,首次放电比容量为873mAh·g-1,100次循环后保持709 mAh·g-1,保持率为81％;10 A·g-1电流密度下容量保持530.6 mAh·g-1.该工作将为过渡金属氧化物储锂性能提升提供新途径.

关键词：锂离子电池、负极、NiO、三维多孔、集流体

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资助基金：项目受国家自然科学基金面上项目21473014;中国博士后基金面上项目2016M590908;长安大学卓越青年基金310831153505

在线出版日期：2019-08-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：551-558