文档摘要：当前商业化的锂电池中的石墨负极材料的容量较低,限制了其在大功率设备等方面的应用.金属硫化物价格低廉、具有高的理论容量和优异的物理化学性能,应用于锂离子电池的负极材料有潜在优势.但循环性能和倍率性能交叉是金属硫化物大量应用的主要障碍.双金属硫化物相较于单金属硫化物,空间结构更丰富、组成更多变,具有更丰富的氧化还原反应电位、较高的电化学活性以及更高的电导率.本文以寻找和开发具有高容量密度、长循环寿命和高倍率性能的双金属硫化物新型电极材料为目的,通过简单水热法在100、150、200℃下合成了钴锌双金属硫化物(CoZn2S4)样品.使用X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、能量色散X射线谱对合成的钴锌双金属硫化物(CoZn2S4)样品进行分析表征并进行电化学性能测试.分析发现:CoZn2S4有多孔微结构,150、200℃下合成CoZn2S4的多孔微结构较好,可提高电极材料与电解液的接触面积,并且提供额外的空间,以适应在电化学充放电过程中的体积变化.100mA/g的电流密度下,200℃下合成CoZn2S4初始放电容量、初始充电容量分别为1038.7、1296.2mA·h/g,150℃下合成CoZn2S4初始放电容量、初始充电容量分别为497.7、757.6mA·h/g,且循环100圈后仍表现出931.8mA·h/g的可逆容量,容量保持率为69％.结果表明:200℃下合成了钴锌双金属硫化物(CoZn2S4)作为锂电池负极材料时,可逆性、循环性能、倍率性能更好.
Abstract：Thelowcapacityofgraphiteanodematerialsincurrentcommerciallithiumbatterieslimitstheiruseinapplicationssuchashigh-powerdevices.Metalsulfidesareinexpensive,havehightheoreticalcapacityandexcellentphysicochemicalproperties,andarepotentiallyadvantageousforapplicationasanodematerialsinlithium-ionbatteries.However,thecyclingperformanceandmultiplicationperformancecrossoverarethemainobstaclestothelarge-scaleapplicationofmetalsulfides.Comparedwithmonometallicsulfides,bimetallicsulfideshavericherspatialstructuresandmorevariablecompositions,withricherredoxreactionpotentials,higherelectrochemicalactivities,andhigherconductivities.Inthispaper,withtheaimoffindinganddevelopingnewelectrodematerialsforbimetallicsulphideswithhighcapacitydensity,longcyclelifeandhighmultiplicityperformance,samplesofcobalt-zincbimetallicsulphide(CoZn2S4)weresynthesisedbyasimplehydrothermalmethodat100,150and200℃.Thesynthesizedcobalt-zincbimetallicsulphide(CoZn2S4)sampleswereanalyticallycharacterisedandtestedforelectrochemicalpropertiesusingX-raypowderdiffraction,scanningelectronmicroscopy,andenergydispersiveX-rayspectroscopy.ItwasfoundthatCoZn2S4hasaporousmicrostructure,andtheporousmicrostructureofthesynthesisedCoZn2S4at150and200℃isbetter,whichcanimprovethecontactareaoftheelectrodematerialwiththeelectrolyteandprovideextraspacetoaccommodatethevolumechangeduringelectrochemicalcharginganddischarging.Atacurrentdensityof100mA/g,thesynthesisedCoZn2S4at200℃hasaninitialdischargingcapacity,aninitialchargingcapacitywere1038.7and1296.2mA·h/g,respectively,andtheinitialdischargecapacityandinitialchargingcapacityofthesynthesisedCoZn2S4at150℃were497.7and757.6mA·h/g,respectively,anditstillexhibitedareversiblecapacityof931.8mA·h/gwithacapacityretentionof69％after100cycles.Theresultsshowedthatthereversibility,cyclingperformance,andmultiplicityperformancewerebetterwhencobalt-zincbimetallicsulfide(CoZn2S4)wassynthesisedastheanodematerialforlithiumbatteriesat200℃.
作者：郭建良 李洪峰 韩松 郑辉 倪斌 诸慧 杨宏训 Author：GUOJianliang LIHongfeng HANSong ZHENGHui NIBin ZHUHui YANGHongxun
作者单位：国能南京电力试验研究有限公司,江苏南京210023;江苏科技大学环境与化学工程学院,江苏镇江212100国能南京电力试验研究有限公司,江苏南京210023江苏科技大学环境与化学工程学院,江苏镇江212100
刊名：电力科技与环保
Journal：ElectricPowerEnvironmentalProtection
年，卷(期)：2024, 40(3)
分类号：TK
关键词：金属硫化物 CoZn2S4 新能源 锂离子电池
Keywords：metalsulfide CoZn2S4 anode lithiumionbatteries
机标分类号：TM912.9O646.541TG178
在线出版日期：2024年7月19日
基金项目：钴锌双金属硫化物微球负极材料的合成及性能测试[
期刊论文] 电力科技与环保--2024, 40(3)郭建良 李洪峰 韩松 郑辉 倪斌 诸慧 杨宏训当前商业化的锂电池中的石墨负极材料的容量较低,限制了其在大功率设备等方面的应用.金属硫化物价格低廉、具有高的理论容量和优异的物理化学性能,应用于锂离子电池的负极材料有潜在优势.但循环性能和倍率性能交叉是金属...参考文献和引证文献
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关键词：金属硫化物,CoZn2S4,新能源,锂离子电池,
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