α-Fe2O3納米晶的離子熱合成及脫嵌鋰性能研究.pdf

1、隨著環(huán)境污染日益加重，石油資源逐漸匱乏，環(huán)保技術(shù)、新能源技術(shù)的綜合高效開(kāi)發(fā)及利用，越來(lái)越引起人們的廣泛關(guān)注。鋰離子電池由于具有清潔、高能量密度、高輸出電壓等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是現(xiàn)階段應(yīng)用于動(dòng)力和儲(chǔ)能領(lǐng)域的一種非常有前景的電池。高容量、安全穩(wěn)定、低成本是新一代負(fù)極材料發(fā)展的要求和方向。α-Fe2O3作為過(guò)渡金屬氧化物的典型代表不僅電化學(xué)穩(wěn)定性好，而且具有更高的理論儲(chǔ)鋰容量和能量密度，這些優(yōu)勢(shì)都使其成為一種具有廣闊發(fā)展前景的鋰電負(fù)極材料。

2、　　α-Fe2O3材料的循環(huán)性能不佳是該材料需要解決的首要問(wèn)題，將α-Fe2O3制備成具有特殊納米結(jié)構(gòu)的材料(如納米管、介孔球)，可以縮短離子固相擴(kuò)散的距離，增大擴(kuò)散速率，并避免劇烈的結(jié)構(gòu)破壞，從而使其具有良好的循環(huán)性能。離子液體具有高熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)性、兩親性等特點(diǎn)，在特殊形貌納米材料的合成方面受到了人們的廣泛關(guān)注。本文采用離子熱合成的方法，分別以水和醇作為反應(yīng)溶劑合成了α-Fe2O3納米晶。討論了反應(yīng)溫度、pH調(diào)節(jié)劑、離子液體種類(lèi)、

3、反應(yīng)溶劑種類(lèi)、反應(yīng)時(shí)間等因素對(duì)于合成的α-Fe2O3晶型、微觀形貌的影響。并對(duì)合成的α-Fe2O3的電化學(xué)脫嵌鋰性能進(jìn)行了研究。
　　以水作為反應(yīng)溶劑，獲得了具有納米菱面體、納米球、納米棒等微觀形貌的α-Fe2O3納米晶，分析了引起材料形貌差異的原因并探討了材料形成的機(jī)理。納米菱面體由于團(tuán)聚嚴(yán)重，循環(huán)性能不佳。納米球在0.1C的倍率下循環(huán)50次容量保持在900mAh·g?1以上，其優(yōu)異的循環(huán)性能與材料良好的分散有較大的關(guān)系。納米棒

4、在循環(huán)過(guò)程中出現(xiàn)了容量先減小后增大的趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)50次循環(huán)后容量為786mAh·g?1。
　　通過(guò)離子熱合成的方法，獲得了具有花狀結(jié)構(gòu)的α-Fe2O3。研究了反應(yīng)溫度和反應(yīng)溶劑種類(lèi)對(duì)于材料晶型和微觀形貌的影響。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)[Bmim]Cl離子液體有助于提高材料的結(jié)晶度。較高的結(jié)晶度有助于提高材料的循環(huán)性能。納米花狀結(jié)構(gòu)的α-Fe2O3納米晶在經(jīng)過(guò)20次充放電循環(huán)后可逆容量保持在383mAh·g?1。電池循環(huán)性能不佳的可能原因是，對(duì)花