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2 策略一:导电基体杂化策略
导电基体杂化策略是最简单最常见的提高电化学性能的策略之一,尤其金属氧化物和金属硫化物与导电基体之间的杂化。这种策略可以充分发挥各种材料的优势以及独特的协同作用。例如,具有较高电导率的石墨烯却仅在边缘具有较高的化学活性,具有较高化学活性的过渡金属氧化物或者硫化物的电导率却较差,而通过杂化的方法将二者结合起来,不仅可以提高电导率和降低内部电阻,而且有利于提升电化学反应速率。
2.1石墨烯杂化
在众多导电基体中,石墨烯是研究最多的基底材料之一。目前各种金属氧化物或硫化物已经被报道与石墨烯杂化形成石墨烯基复合材料。这些杂化材料大致可以分为三种类型:二维结构在石墨烯表面的水平生长,二维结构在石墨烯表面的垂直生长和三明治结构。其中,水平生长可以增强二维纳米片和石墨烯之间的结合力,而垂直生长可以提供更多的离子传输通道以及更多的开放空间。层-层组装的三明治结构(2D-2D)具有显著的几何相容性,可以最大限度地发挥二维纳米片的优势,避免明显的团聚现象,更好的缓冲体积膨胀和收缩带来的张力,而且机械性能优异,从而提高锂离子电池的倍率性能和循环稳定性。
图2 二维纳米材料与石墨烯杂化
2.2 纳米碳杂化
与石墨烯不同,纳米碳材料具有各种形态,包括纳米纤维,纳米片,纳米盒等。而且制备金属氧化物或硫化物与纳米碳的杂化材料的工艺也比较简单。这里总结了几种典型的结构,包括炭包覆二维结构,二维结构-有序介孔炭,二维结构-碳纳米盒,二维结构-碳纳米纤维,二维结构-碳纳米片。
图3 二维纳米材料与纳米碳杂化
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