Beaded structured CNTs-Fe3O4@C with low Fe3O4 content as anode materials with extra enhanced performances in lithium ion batteries
Beaded structured CNTs-Fe3O4@C with low Fe3O4 content as anode materials with extra enhanced performances in lithium ion batteries
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低 Fe3O4 含量的珠状结构 CNTs-Fe3O4@C 作为负极材料，在锂离子电池中具有额外增强的性能
DOI：
10.1039/c5ra01262g
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发表时间：
2015-03
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Mijowska, Ewa
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kierzek, Krzysztof;Liu, Wenbin;Tang, Tao;Mijowska, Ewa
本文报道了一种通过在 CNT 上沉积 Fe2O3 和碳层来合成 CNT-Fe2O3 和 CNTs-Fe3O4@C 珠状结构的简便方法，该方法集成了电子传导性和缓冲矩阵设计策略。将CNT-Fe2O3和CNTs-Fe3O4@C作为锂离子电池负极材料进行测试，CNT-Fe2O3表现出优异的循环性能，80次循环后可逆容量保持率稳定在410 mA h g−1。然而，与CNT和CNTs-Fe2O3相比，CNTs-Fe3O4@C表现出更高的可逆容量和更好的循环性能。可逆容量的大幅提高归因于以下因素的结合：(a) 网络结构的 CNT，提高了基质的电导率；(b) Fe3O4 纳米颗粒和 CNT 上的碳涂层形成的介孔，增加了锂离子的迁移率和存储；(c) 附着在 CNT 上的 Fe3O4 纳米颗粒促进电子传输并缩短距离 用于Li+扩散。这项研究提供了一种经济有效的方法来制造纳米材料，将碳纳米管与氧化铁纳米颗粒相结合，用于开发高性能锂离子电池。
The present paper reports a facile method to synthesize CNT-Fe2O3 and CNTs-Fe3O4@C beaded structures by deposition of Fe2O3 and carbon layers on CNTs, which integrate both electronic conductivity and buffering matrix design strategies. The CNT-Fe2O3 and CNTs-Fe3O4@C were tested as anode materials for lithium-ion batteries, CNT-Fe2O3 showed excellent cycling performance, the reversible capacity retention after 80 cycles is stable at 410 mA h g−1. However, CNTs-Fe3O4@C exhibited improved reversible capacity and better cycling performance when compared to CNT and CNTs-Fe2O3. The highly improved reversible capacities are attributed to the combination of (a) the network structured CNTs, which improve the matrix electrical conductivity, (b) the mesopores created by the carbon coating on Fe3O4 nanoparticles and CNTs, which increases lithium-ion mobility and storage, and (c) the Fe3O4 nanoparticles attached to the CNTs facilitate the transport of electrons and shorten the distance for Li+ diffusion. This study provides a cost-effective, highly efficient method to fabricate nanomaterials which combines carbon nanotubes with iron oxide nanoparticles for the development of lithium ion batteries with high-performance.
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