二氧化钼多级纳米结构的制备及其性能研究(4)

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1.4 纳米结构负极材料的研究现状

纳米碳基材料（石墨烯、碳纤维、碳纳米管等）导电性能优良、比表面积大、轻质、电化学稳定性高、机械柔韧性能优异，是理想的锂离子电池电极材料，具有优异的循环稳定性和较高的功率密度。但是，其比容量取决于碳材料的比表面积，而单纯提高比表面积有极大的局限性。另一方面，过渡金属氧化物有很好的电容特性，其比容量远高于碳基材料的双电层电容（10~100倍），具有较高的能量密度。纳米结构过渡金属氧化物负极材料主要是希望利用材料的纳米特性,减少充放电过程中体积膨胀和收缩对结构的影响,从而改进循环性能。然而，氧化物过渡金属纳米粒子随电池充放电循环的进行而逐渐发生结合、团聚,从而又失去了纳米粒子特有的性能,导致结构被破坏,可逆容量发生衰减。此外，纳米材料的高成本也成为限制其应用的一大障碍。此外，绝大多数过渡金属氧化物导电性较差，比如MnO2的电导率仅为10-5~10-6 S/cm，随着过渡金属氧化物在电极中含量的增加，电子传输能力恶化，在快速充放电过程中，大量电极材料来不及参与氧化还原反应，影响电极性能的进一步提高，反而导致低的比容量和倍率性能。进一步开发新的活性电极材料，特别是低阻抗、高储能性质的新型材料，对柔性电池的制备和应用具有重要意义。

1.5 二氧化钼材料简介

二氧化钼（MoO2）作为一种独特的过渡金属氧化物，具有很多优点：高的导电性、高的熔点及优异的化学稳定性，是一种很有发展潜力的锂离子电池负极材料。当MoO2材料的尺寸达到纳米级时，它的嵌锂机制会变成转换反应机制，即MoO2+4Li++4e-↔Mo+2Li2O，一个MoO2分子在充放电时颗粒实现四个锂离子的嵌入和脱出，理论比容量高达838mAh/g，是石墨的2倍多[3]。正是基于这些特点，近年来MoO2负极材料受到了越来越多国内外研究者们的关注。研究者发现，MoO2纳米结构及其MoO2纳米复合材料具有较好的电化学性能。