纳米材料在电化学储能中的应用.pdfVIP

C一004 纳米材料在电化学储能中的应用 墨巫娥： (复旦大学化学系，上海市分子催化和功能材料重点实验室，上海．200433，E-mall： 如』地蜓Ⅱid!＆14盟鲤) 纳米材科在物理化学性质方面与常规材科有很大不同．纳米电极材料具有较大的表面积I纳米 颗粒纳米孔)．有利于离子吸附．增加电极的有效反应面积：纳米材料具有很小的粒子，大大缩短 了离子扩散时问：并且有序结构(有序孔．阵列)的纳米材科有利于离予的传输，在一定程度上提 高电极材科的比客量和倍率特性，从而提高电化学储能器件(电池．电容器等)的电功率和能量密 度．奉文主要介绍几种纳米结构的电极材科(TEM照片见图I)在锂离子电池，全固态锂电池．超级 电客嚣，染料敏化太阳能电池和燃料电池方面的应用． (1)炭包覆纳米“射5012Jill呆用熔融盏与炭热气相沉积(TVD)相结合的方j击制备纳米结构 L印bol2．L“n，oJ2材科(颗粒，棒、球和空心璩)太小可控制在100纳米以下，并且纳米炭层均匀 包覆在粒子表面具有很好的电子导电性．作为高功宰锂离子电池和高比能量混合趣缎电客器的负极 表现出更好的电化学性能． (2)纳米棒．舟孔．刺杖，空心球结构的“Mn妒4p…：采用锂盐和纳米结构金属氧化抽为前驱体， 和传境的固相反应．很难得到高电化学活性的锂离子嵌入化台物．首先采用“I和不同形貌Mn仉进行 化学富锂．制得的舍鲤的“。Mn02，再适过低温煅烧合成出各种形貌LiM啦0‘．这种方法可保持前驱 体Mat92的形筑和纳米尺寸，克服了高温固相反应引起的颗粒烧结问鹿．纳米结构的LiMa：04作为 锂离子电池正掇材料具有高倍卒，长循耳寿命的特点． 1 TEM ofvariousnaaostrucmreelectrode Figure images materials：(A)Carbon吒oated Li_Ti5012，(B) Urchia-like spheresLiMn204．(c)PEO—grafted Sa02，(D)WhiskevHkePAN／mesoporouscarbon，(E) Mn30dmesoporousc矧30ll，and(F)MesoporousLiMn204． 339 · C．004 (3)聚合物嫁接的纳米结构的氧化物【5。81：通过溶胶凝胶法制备了一系列以共价键相连的金属 氧化物具有很好的分数性和稳定性， 如PEG-ZnO／PEGM作为全固态聚合物电解质添加剂具有高离 子电导性和的机械强度，用溶胶凝胶(液体电解质／氧化物纳米粒子的混合物)的半固态染料敏化太 阳能电池(DSC)具有较高光电转换效率5．00％和稳定性． (4)须装聚苯胺／介孔炭和Mn30d介孔炭复合结构【910】：高度有序的介孔炭可作为电极材料的 载体合成高电化学活性的复合材料．例如利用介孔碳(CMK-3)自身的疏水性能及其3～4纳米的孔 径，直径约为10nrll的MnO。颗粒被均匀地分散在介孔碳CMK-3的外表面而不是空内部。介孔碳 自身的有序介孔结构可以用来储存和传输气体，另一方面，沉积在介孔碳外表面的Mn304颗粒可以 有效地接触气体和电解液，增大有有效三相界面反应面积。对氧气的催化还原反应具有较高的催化 活性；主客体化学中的理想的主体来合成燃料电池高分散的催化剂粒子来，从而提高催化剂的利用 效率．通过原位氧化还原在介孔炭的表面合成具有发散结构的胡须状聚苯胺．有序的纳米结构的聚 苯胺刺有利于氧化还原，并且有其形成的“V．型”纳米孔有利于离子的吸附和传输，从而提高电极 材料的比电容。 ． 2007CB9700)的资助，表示感谢。 参考文献： L 1) Cheng，H．J．Liu，J