【干货】论钴基双金属氧化物储能材料的高效制备和电化学应用-第3页-北极星储能网

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4.其它钴基双金属氧化物（MCo2O4）

除了常见的Ni、Zn、Mn与Co形成双金属氧化物，还有Fe、Mg、Cu等金属也能与Co形成双金属氧化物。Sharma等通过尿素燃和草酸分解的方法合成了FeCo2O4和MgCo2O4。在60mA˙g-1条件下，FeCo2O4的首次比容量为827mAh˙g-1，MgCo2O4的首次比容量为736mAh˙g-1；50次循环后，FeCo2O4的容量保持率约90%，而MgCo2O4的容量保持率较差；该结果表明Fe作为复合元素要比Mg的效果更好。Pendashteh等采用模板法合成了多孔CuCo2O4纳米线阵列。在2A˙g-1条件下，其首次比电容约为3000F˙g-1，接近理论值。Chen等采用模板法合成了类似的CuCo2O4纳米线阵列。在1.7A˙g-1条件下，其首次比电容约为611F˙g-1，8000次循环后，其比电容保持率为94.8%。

MCo2O4的研究要远远少用NiCo2O4、ZnCo2O4与MnCo2O4。其合成方法主要为热分解法与模板法等，微观结构的设计构筑较少，在电化学储能领域的应用才刚刚起步。

三、钴基双金属氧化物复合材料的研究进展

在钴基双金属氧化物的基础上，通过复合改性可进一步提高其电化学性能。He等通过水热法将NiCo2O4纳米线负载在还原氧化石墨烯(ReducedGrapheneOxide,RGO)上得到了NiCo2O4@RGO复合材料。在1A˙g-1的条件下，比电容高达737F˙g-1；在4A˙g-1的条件下，3000次循环后，比电容损失仅为6%。Zhou等通过类似模板法在镍箔上制备了三维结构NiCo2O4/石墨烯复合材料。在6和200A˙g-1的条件下，首次比电容分别为2173和954F˙g-1；在100A˙g-1条件下，14000次循环后，比电容保持率为94%。Zhai等采用水热法制备了NiCo2O4/MnCo2O4亚微米球(直径约1μm)。在1A˙g-1条件下，600次循环后，可逆比容量为1009mAh˙g-1；在5A˙g-1条件下，首次比电容为911.3F˙g-1，1000次循环后，比电容为800F˙g-1。

Chen等通过模板法在镍箔上生长形成了NiCo2O4/石墨烯纳米片阵列。在100mA˙g-1条件下，首次放电比容量为1216mAh˙g-1，80次循环后,可逆比容量仍大于800mAh˙g-1(如图5所示)。Peng等通过模板法制备了NiCo2O4/C纳米阵列(长2.5μm，直径10~30nm)。在2A˙g-1条件下，首次放电比容量为664mAh˙g-1；在100mA˙g-1条件下，200次循环后，比容量保持率为97%。

图5(a)NiCo2O4/石墨烯的TEM图;(b)NiCo2O4/石墨烯的电化学性能曲线。

钴基双金属氧化物主要通过与石墨烯、碳纳米管、碳等炭素类材料复合。碳素类材料不仅可以弥补金属氧化物性导电差的缺陷，也可以缓冲双金属氧化物充放电过程中的体积变化，增大双金属氧化物材料的循环稳定性能和倍率性能；同时，碳素类材料自身可贡献一定的比电容或比容量。

四、总结与展望

当前的钴基双金属氧化物主要围绕着“制备方法-微观结构控制-电化学性能-机理分析”这一路线展开。NiCo2O4、ZnCo2O4、MnCo2O4等钴基双金属氧化物的电化学性能(尤其是倍率性能及循环寿命)在一定程度上要优于单一钴金属氧化物(Co3O4、CoO等)，起到了改性的作用；通过与碳素类、金属及其他金属氧化物复合，能进一步提高其电化学性能。鉴于钴基双金属氧化物的诸多优点，其在锂离子电池、超级电容器、新型钠离子电池等能源存储设备领域有较大的应用潜力和优势。为了充分发挥钴基金属氧化物作为电极材料的优异性能，还需要通过实验研究不断完善相关理论并研发出更合理的合成工艺。

原标题：干货丨论钴基双金属氧化物储能材料的高效制备和电化学应用

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