長春應化所實現以MOF為模板制備新型鋰離子電池負極材料

文章來源：長春應用化學研究所                    發布時間：2015-06-08

　　納米多孔金屬有機骨架化合物（MOF）具有孔徑可調、大比表面積、骨架結構多樣性、表面可修飾等優點，被廣泛用于吸附和分離、多相催化、金屬納米粒子的載體和模板以及微反應器等方面。在制備新穎結構MOF的同時，MOF作為模板進而合成鋰離子電池負極材料是一個富有挑戰的研究方向，如何有效合成該類材料并提高其導電性，是其用于鋰離子電池負極的關鍵。

　　近年來，中國科學院長春應用化學研究所稀土資源利用國家重點實驗室輕金屬&電池材料組，在MOF模板合成鋰離子電池負極材料方面取得研究進展，合成了一系列過渡金屬氧化物及其復合材料。該類材料具有高的放電比容量和良好的循環穩定性。研究人員發現，采用共沉淀技術可以有效地將金屬陽離子吸附到富有含氧基團的碳納米管表面，加入有機配體溶液后，配體與碳納米管表面的金屬離子配位形成MOF晶核，晶核生長成為MOF晶體，最終將碳納米管原位嵌入到MOF中。經過熱處理后，可制備出新型結構的多金屬氧化物納米復合材料（如圖）。

　　該類納米復合材料在0.01-3.0V電壓范圍，以100mAg-1電流密度充放電100次后，比容量穩定在813mAhg-1以上；當充放電流密度為1000mAg-1時，比容量仍高達514mAhg-1，顯示出優良的電化學儲能特性。

圖：MWCNTs/Co3O4制備過程及電化學性能