探讨最新研发的高性价比锰系阳极材料

美国阿克伦大学的研究人员研发了Mn3O4/C分级多孔纳米球，并将其用作锂离子电池的阳极材料。该类纳米球的可逆比容量较高(电流为200?mA/g时，电池容量为1237mAh/g)、具优异的稳定性(电流为4A/g时，电池容量为425mAh/g)和极长的循坏使用寿命(电流为4A/g，3000次循坏使用后，无明显的容量衰减)。

理论上，过渡金属氧化物容量高，成本低，是一款很有前景的阳极候选材料。在该类材料中，Mn3O4储藏量丰富、不易氧化、在电化学方面具有竞争力，作为一款电池阳极材料，其前景较好，也被广泛应用于各类电池材料研究中。

然而，过渡金属氧化物能成为锂离子电池(LIBs)阳极材料，还遇到了几个问题：首先，金属氧化物的内在的差导电性限制了整个电极的电子传输，导致活性材料利用率低、可估价性低。其次，在锂化和脱锂过程中金属氧化物的大体积缩胀会导致电极粉碎，从而加速循坏使用过程中的容量衰减。众所周知，纳米工程和碳杂化是克服和限制此类问题的有效方法。

该研究团队利用溶剂热反应，合成了自组装锰基金属复合物(Mn-MOC)，该合成物具有球形结构。然后，研究人员通过热退火处理将Mn-MOC前体材料转化成分级多孔的Mn3O4/C纳米球。

研究人员将锂的储存能力归因于纳米球的独特多孔分级结构。纳米球Mn3O4纳米晶体组成，该晶体覆盖了均匀分布的薄碳壳。此纳米结构反应面积较大，增强了导电性，而且容易生成稳定的固体电解质界面(SEI)的形成并能适应转化反应类电极的体积变化。