Co3O4/LaCoO3 nanocomposites derived from MOFs as anodes for high-performance lithium-ion batteries

材料科学 阳极 锂(药物) 纳米复合材料 电容 化学工程 复合数 电化学 容量损失 电池(电) 电流密度 异质结 电极 超级电容器 储能 金属有机骨架 扩散 兴奋剂 锂离子电池 纳米技术 电导率
作者
Jie Chen,Pengfei Wang,Ying Kang,Yuhang Zhang,Dao-Xiang Yang,Fa‐Nian Shi
出处
期刊:Inorganic Chemistry Communications [Elsevier BV]
卷期号:140: 109447-109447 被引量:20
标识
DOI:10.1016/j.inoche.2022.109447
摘要

Co3O4 has been extensively studied due to its high theoretical capacity in lithium ion batteries (LIBs) anode materials. Unfortunately, the large volume change of Co3O4 during charging and discharging causes severe capacity degradation, which limits its practical application. In this paper, the metal organic framework (MOF) synthesized by the microwave method was used as the precursor, and the Co3O4/LaCoO3 nanocomposite with unique heterostructure was synthesized by calcination. The introduction of LaCoO3 improves the lithium storage performance and structural stability of Co3O4. Under the best doping ratio, the reversible charging capacity of Co3O4/LaCoO3 reaches 1024 mAh/g (after 100 cycles), breaking the theoretical capacity limit of Co3O4. Impressively, even at a high current density of 1 A/g, the composite electrode still exhibits an ultra-high reversible capacity of 799 mAh/g. The excellent electrochemical performance of Co3O4/LaCoO3 is attributed to the introduction of LaCoO3 which provides a buffer space for electrode volume changes and shortens the diffusion path of Li+. Finally, kinetic analysis shows that the capacity and stability enhancement mechanism is related to the ultra-high capacitance ratio of the composite material (94.7% at 1 mV/s). This study demonstrates a MOF in-situ synthesis project: a way to overcome the capacity and cycle limitations of Co3O4 in LIBs anodes by compounding lanthanide perovskites.
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