在电化学储能技术中，由电极材料、隔膜和电解质组成的可充电锂离子电池（LIBs）作为便携式电子器件和电动汽车的动力源受到了广泛的关注。电极材料是影响锂离子电池性能的主要因素。石墨是目前商用锂离子电池最常用的负极材料。然而，商业石墨的理论容量仅为372 mAh g⁻¹，不能满足未来电池日益增长的高能量密度的需求。过渡金属氧化物具有能量密度高、成本低、资源丰富等优点，被认为是锂离子电池最有前途的负极材料，其中锰氧化物和钴氧化物因其理论容量高、环境友好而受到广泛研究。

近日，华南理工大学苏梓学教授报道了一种新型具有棒棒糖状纳米结构的Co₃O₄@MnO₂复合材料，并将其作为LIBs负极材料。

文章要点

1）钴金属-有机骨架（ZIF-67）通过自组装的方法生长在MnO₂纳米管的开口端。得到的ZIF-67@MnO₂在空气中通过简单的退火处理转化为Co₃O₄@MnO₂。扫描电子显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射分析结果显示，制备的Co₃O₄@MnO₂为棒棒糖状纳米结构，棒状物直径约为100 nm，由MnO₂纳米管组成，头部约为1µm，由Co₃O₄纳米粒子组成。

2）充放电测试结果表明，独特的结构赋予了Co₃O₄@MnO₂优异的电化学性能，160次循环后300 mA g⁻¹的容量为1080 mAh g⁻¹,210次循环后1 A g⁻¹的容量为696 mAh g⁻¹，而纯Co₃O₄多面体和纯MnO₂纳米管在160次循环后的容量分别为404 mAh g⁻¹和590 mAh g⁻¹。

3）由多孔Co₃O₄多面体和MnO₂纳米管组成的棒棒糖构型显示出优异的结构稳定性，有利于锂的插入/提取，从而使Co₃O4@MnO₂基锂离子电池具有优异的循环稳定性和倍率容量。

参考文献

Zhiguang Cao, et al, Co₃O₄ Polyhedron@MnO₂ Nanotube Composite as Anode for High-Performance Lithium-Ion Batteries, Small 2021

DOI: 10.1002/smll.202008165

https://doi.org/10.1002/smll.202008165