铜锂电池

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(NH4)2S2O82145mAh/g！新型铜基

负极助力高比能锂离子电池

随着锂离子电池能量密度的不断提升，传统的石墨材料已经远远无法

满足高比能电池的设计，为了解决石墨负极材料容量偏低的问题，人

们开发出了多种高容量的负极材料，例如硅基材料、锡基材料等，这

些材料的容量普遍在 1000mAh/g 以上，极大的提升了锂离子电池的能

量密度。

除了上述的高容量负极材料外，金属氢氧化物由于较高容量的特性，

在近年也得到了广泛的关注。近日，韩国东国大学的 Akbar I.

Inamdar（第一作者，通讯作者）和 Hyungsang Kim（通讯作者）等

人通过化学腐蚀的方式直接在铜箔生成了一层 Cu(OH)2 纳米棒，以该

材料作为负极时，在 0.1A/g 的电流密度下可以获得 2145mAh/g 的首

次放电容量，并表现出了良好的倍率性能。

相比于金属氧化物，金属氢氧化物通常能够提供更高的容量，因此近

年来金属氢氧化物的研究得到了较多的关注。Cu(OH)2 纳米棒的合成

方法如下图所示，首先采用去离子水配置 2.5MNaOH 和0.125M

(NH4)2S2O8 的混合溶液，铜箔在乙醇中清洗干净后放入到该混合溶

液处理 20min，在该过程中发生的反应如下式所示，经过 20min 的腐

蚀，Cu 箔表面生成了大量的 Cu(OH)2 纳米棒，随后铜箔经过乙醇和

去离子水清洗后进行常温干燥。

下图 a为处理后的 Cu 箔的 XRD 图谱，从图中能够看到铜箔中主要存

在Cu(OH)2 和Cu 两种晶相。这一结果进一步被下图 b、c、d中所示

的拉曼光谱数据所证实。比表面测试发现该材料的比表面积达到了

6.661m2/g，平均孔尺寸为 92.71nm。为了分析 Cu 箔表面的化学状态，

作者进行了 XPS 分析，Cu2p 图谱中在 933.07eV 和934.64eV 存在两

个特征峰，分别对应 CuO 和Cu(OH)2，从 O1s 图谱中我们也进一步

确认了这两种物质的存在。

下图为 Cu 箔表面的高分辨率 SEM 图片，从图中能够看到 Cu 箔表面

随机生长了大量的 Cu(OH)2 纳米棒，这些纳米棒的长度在 10um 左右，

由于这些纳米棒本身具有多孔的特性，并且纳米棒的底端直接与 Cu 箔

相连，因此赋予了 Cu(OH)2 纳米棒快速充放电的能力。

下图 a为Cu(OH)2 纳米棒的循环伏安曲线，从下图可以看到 Cu(OH)2

纳米棒的首次充放电曲线与后续的两次充放电曲线之间存在着明显的

区别，这可能是由于极化和生成 SEI 造成的。在还原扫描的过程中第

一个还原峰出现在 0.75V 附近，对应的是 Cu(OH)2 的分解，其余的两

个还原峰分别出现在 0.46V 和0.31V、，对应的是电解液的分解，在

氧化扫描的过程中氧化峰出现在 0.77V、1.36V、1.97V，对应的是 Cu

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摘要：

(NH4)2S2O82145mAh/g！新型铜基负极助力高比能锂离子电池随着锂离子电池能量密度的不断提升，传统的石墨材料已经远远无法满足高比能电池的设计，为了解决石墨负极材料容量偏低的问题，人们开发出了多种高容量的负极材料，例如硅基材料、锡基材料等，这些材料的容量普遍在1000mAh/g以上，极大的提升了锂离子电池的能量密度。除了上述的高容量负极材料外，金属氢氧化物由于较高容量的特性，在近年也得到了广泛的关注。近日，韩国东国大学的AkbarI.Inamdar（第一作者，通讯作者）和HyungsangKim（通讯作者）等人通过化学腐蚀的方式直接在铜箔生成了一层Cu(OH)2纳米棒，以该材料作为...

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