用作鋰離子電池負極的FeS2微球的制備及性能

榮 華,王春剛,周 明

(1. 吉林建筑大學材料科學與工程學院,長春 130118;2. 東北師范大學化學學院,長春 130024)

鋰電池憑借其諸多優點成為新一代綠色二次電池,負極材料作為鋰電池的重要組成部分之一,優良的容量和倍率性能是衡量負極材料的重要指標. 過渡金屬氧化物的高容量優點使其成為研究較多的負極材料,但目前過渡金屬氧化物的研究已經到了瓶頸期; 與過渡金屬氧化物材料相比,過渡金屬硫化物具有更強的導電能力,成為繼過渡金屬氧化物之后極具潛力的材料[1～7]. 目前,有關硫化物材料的制備報道較多,與其它結構相比,簡單易得的硫化物納米片材料更具有優勢[8,9]. 因此,制備不同尺寸、形貌的納米片材料成為一項有意義的工作.

黃鐵礦(FeS2)因其在地殼中含量豐富、低毒性,一直是電化學能量儲存裝置的廉價原料[10,11]. 近年來,FeS2由于具有894 mA·h·g-1的理論容量和1313 W·h·kg-1的高理論能量密度引起了廣泛關注[12,13]. 但FeS2也存在由于劇烈體積膨脹而引起的循環穩定性差、容量衰減快及首圈庫倫效率不高等問題[14～17]. 為了克服上述問題,研究者通過水熱法[14]、溶膠-凝膠法[15]和化學氣相沉積法[18]等不同的合成方法,設計合成了微納米級的多孔八面體、大量小粒子堆積成的微球及核殼納米結構等特殊形貌. 如,Liu等[15]利用水熱反應,將聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為軟模板經多次反應得到多孔FeS2@C八面體. 該材料表現出極好的倍率性能,在1,2.5和5 C的大電流倍率下,可分別貢獻出439,340和256 mA·h·g-1的可逆容量; 同……