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钴mofs衍生碳基复合电极材料的微观结构和接触界面对锂储存性能的影响( Effect of microstructure and contact interfaces of cobalt MOFs-derived carbon matrix composite electrode materials on lithium storage performance )
Guoxu Zheng Dongxing Wang Shiyi Tian Mingyuan Ren Mingxin Song
过渡金属氧化物材料以其自身的优点引起了研究者的关注,但由于其结构不稳定、比表面积小、电导率低等原因阻碍了其发展,多孔碳材料由于能与过渡金属氧化物材料产生协同效应,常与之结合使用。而电极材料的界面性质对储能特性有重要影响。本文以三维石墨烯泡沫(3DGF)和三维多孔碳(3DPC)为碳基体，以Co-MOFs为前驱体制备了两类复合材料。分析了微结构和接触界面对电化学性能的影响。此外，根据金属半导体接触理论和分子轨道理论建立了非平衡能带模型，并基于电池循环过程中载流子浓度的非平衡分布，从储能角度研究了碳-半导体和电极-电解质接触界面。与前驱体转换型(Pcver)3DGF/Co3O4相比,前驱体延续型(Pctin)3DPC/Co/CoO具有更好的界面相容性,因为在电极-电解质界面半导体侧的能带弯曲更小。此外，Pctin型3DPC/Co/CoO电极材料的多孔通道结构使其具有更好的循环稳定性和更多样化的插锂方式。综上所述，Pctin型复合物可以改善电极的循环稳定性和锂插层模型。本研究为电极材料在非平衡态下的结构设计和界面分析提供了理论依据。
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