Co 3 O 4–碳纳米管复合材料的简便合成及其作为锂离子电池负极材料的优异性能

在本研究中，我们报道了一种通过六水合硝酸钴在乙醇中热分解在功能化碳纳米管（f-CNTs）表面生长Co3O4纳米颗粒，从而合成Co3O4–功能化碳纳米管（Co3O4–f-CNT）复合材料的简便方法。该复合材料按重量计由13%的碳纳米管和87%的Co3O4纳米颗粒组成，所有Co3O4颗粒均沿碳纳米管轴紧密生长并具有高度均匀的分散性。当用作可充电锂离子电池的负极材料时，该复合材料在高和低电流倍率下均表现出高容量和优异的循环性能。第2次循环时的放电容量为719 mA h g−1，第100次循环时为776 mA h g−1。即使在1 A g−1的电流密度下，比容量仍保持在约600 mA h g−1。这种优异的电化学性能归因于复合材料独特的纳米结构。由于几乎所有的Co3O4纳米颗粒都被固定在f-CNTs表面，因此在充放电过程中避免了纳米颗粒的物理聚集。此外，f-CNTs良好的机械柔韧性可以轻易缓解与转化反应电极相关的巨大体积膨胀/收缩。最后，由于其高电导率，f-CNTs是电子的高导电基质，可以缩短电子的扩散路径。