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杨梅状碳包覆四氧化三铁复合材料的制备及锂离子电池负极性能

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Fe3O4被认为是一种储锂性能优异的锂离子电池负极材料,但目前仍存在导电性差和充放电过程体积膨胀问题.文中以L-精氨酸、对苯二甲醛和九水硝酸铁为原料,通过溶剂热反应得到铁离子掺杂L-精氨酸聚合物(W-Fe3O4@NC precursors),随后高温热解制备了杨梅状碳包覆四氧化三铁(W-Fe3O4@NC)复合负极材料.对W-Fe3O4@NC的形貌、表面化学结构、孔隙率和在锂离子电池负极中的电化学性能进行了表征.结果表明,得益于独特的杨梅状形貌、有益的氮掺杂、高度分散的Fe3O4纳米微粒和均匀的碳包覆,W-Fe3O4@NC在1 A/g电流密度下循环800圈后比容量高达815.1 mAh/g,在5 A/g的大电流密度下,比容量仍保持在232 mAh/g,循环稳定性和倍率性能显著优于纯碳材料(NC)和市售Fe3O4纳米粒子.
Preparation of Waxberry-Like Carbon-Coated Fe3O4 Composites and Exploration on Performance of Lithium-ion Battery Anode
Fe3O4 is considered as potential anode material for lithium-ion batteries with excellent lithium storage performance,but there are still issues of poor conductivity and volume expansion during charging and discharging.In this paper,L-arginine,p-phenylenediamine,and iron(Ⅲ)nitrate nonahydrate were used as raw materials to synthesize iron-doped L-arginine polymer(W-Fe3O4@NC precursor)through solvent thermal reaction.Subsequently,the waxberry-like carbon-coated Fe3O4 composite(W-Fe3O4@NC)was prepared by carbonization of the W-Fe3O4@NC precursor.The morphology,surface chemical structure,porosity,and electrochemical performance as lithium-ion battery anode of W-Fe3O4@NC were characterized.Benefit from the unique waxberry-like shape,beneficial nitrogen doped,highly dispersed Fe3O4 nanoparticles,and uniform carbon coating,the specific capacity of W-Fe3O4@NC reaches to 815.1 mAh/g after 800 cycles at a current density of 1 A/g and still remains 232 mAh/g at a current density of 5 A/g,which surpass those of NC and commercial Fe3O4 nanoparticles,demonstrating excellent cycling stability and rate performance.

L-arginine polymerFe3O4waxberry-likelithium-ion batteriesanode material

吴臻、王相、汪双双、尹艳镇、梁兴唐、张斌斌、黄蓉、易甜甜、朱诗婷、覃子林、陈梓润

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广西大学化学化工学院,广西南宁 530004

北部湾大学广西绿色化工新材料与安全技术重点实验室,广西钦州 535011

L-精氨酸聚合物 四氧化三铁 杨梅状 锂离子电池 负极材料

广西科技基地与人才专项广西高校中青年教师科研基础能力提升项目北部湾大学高层次人才科研启动项目

桂科AD220350072022KY04242021KYQD04

2024

高分子材料科学与工程
中国石油化工股份有限公司科技开发部 国家自然科学基金委员会化学科学部 高分子材料工程国家重点实验室 四川大学高分子研究所

高分子材料科学与工程

CSTPCD北大核心
影响因子:0.563
ISSN:1000-7555
年,卷(期):2024.40(3)
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