PbO@C纳米复合材料电化学性能研究

摘要

伴随着人口的急剧增长和社会经济的快速发展,资源和能源日益枯竭,全球关注集中于可持续和可再生能的开发利用,进一步对储能系统提出了更高的要求。尽管目前更多的是对锂离子电池的开发和利用,但是由于铅酸电池具有生产成本低、设计简单、使用安全可靠等优点,仍然是当今最重要的储能系统,占据着较大的市场。然而铅酸电池的能量密度和循环稳定性等性能受到了限制,很难满足新能源能量的大规模储存。为提高铅酸电池的性能,研究者们多致力于改进氧化铅的结构和充放电性能。铅酸电池在使用过程中,电池容量的衰减较快,使用寿命较短。近期研究表明,碳的加入可以减缓电池容量的衰减。淀粉作为价格低廉、来源广泛的材料,碳化后的产物表现出了较好的电化学性能,同时纳米氧化铅也表现出了良好的放电容量和循环寿命。以淀粉为碳源，采用前驱物分解法制备出氧化铅@碳纳米复合材料，用XRD、TEM对产物进行表征。结果表明，产物是球形纳米氧化铅均匀地分散在无定形碳的基体中构成的一种复合材料，分解温度在700℃下获得的产物中氧化铅的粒径分布在9–15nm之间；进一步对产物的电化学性能进行测试，结果表明，氧化铅@碳纳米复合材料可以作为铅酸电池的电极材料，第一次循环后比能量为理论值的77%，相对于纯的PbO，比容量提高到185mAhg-1。经100次循环充分电测试，比容量衰减仅为6%，因此具有良好的循环稳定性。