本文提出了一种简便、可规模化制备CoO纳米线@C/碳布(CC)复合材料的方法, 该复合材料可用作无粘结剂锂离子电池负极。首先通过简单的水热和煅烧法制备了CoO纳米线@碳布复合材料, 再通过葡萄糖溶液浸渍和煅烧获得具有三维立体结构的CoO纳米线@C/CC复合电极材料。碳包覆的CoO纳米线均匀地分散在碳布上, 形成导电的碳网络。在碳布上原位生长的CoO纳米线可以有效缩短锂离子的转移路径, 降低接触电阻。碳涂层厚度约为1 nm, 显著抑制了锂离子嵌入/嵌出过程中活性材料的粉碎, 以及CoO在电解液中的直接暴露。结果表明CoO纳米线@C/CC复合材料用作锂离子电池的无粘结剂负极时, 具有良好的充放电性能和循环稳定性。电流密度为1 A·cm-2时, 200次循环后的比容量为863 mAh·cm-2(容量保持率75.83%)。本研究为柔性锂离子电池负极材料的制备提供了一种可行的新选择。

可穿戴、可折叠电子设备日益受到人们的关注, 开发与之配套的柔性电极材料成为当下的研究热点。本研究采用水热法制备前驱体/碳布复合材料, 将其在高纯氩气气氛下煅烧, 得到柔性的CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料。这种多孔与三维网状立体结构能够有效缓解充放电过程中材料的体积效应, 而且多孔结构还增加了活性物质CoO纳米片的比表面积, 有利于电极材料储锂容量的提升。电化学性能测试表明, 该CoO多孔纳米片阵列/碳布负极材料在100 mA·cm-2的恒电流下, 首次放电容量1 862.8 mAh·cm-2, 首次循环库伦效率87.8%, 在700 mA·cm-2的电流密度下, 经过100次的充放电循环后, 材料的放电比容量仍保持在1 428.9 mAh·cm-2。在1 000 mA·cm-2的电流密度下, 仍然有1 353.8 mAh·cm2的容量。该方法简便易行且原料成本低廉, 可以降低锂离子电池柔性负极材料的成本。

应用包含非迭代三激发(CCSD(T))、 迭代三激发(CC3)及其变体(CCSDT-3)的耦合簇理论(CC)和密度泛函理论(DFT)之B3LYP方法, 使用直到五阶的自洽相关一致基组aug-cc-pVxZ/aug-cc-pVxZ-PP(x=T, Q, 5), 首先优化出HOI的平衡结构, 接着在该结构附近采样势能点并将其在简正坐标下拟合成直到四阶的多项式力场, 依据该力场结合振动自洽场(VSCF)、 振动组态相互作用(VCI)和二阶振动微扰理论(VPT2)进行非谐振动分析, 精确预期了HOI的基频、 直到v1+v2+v3=3的和频与倍频, 得到其转动常数、 旋振相互作用常数、 非谐性常数和离心畸变常数, 同时振子强度被估计, 氘取代效应被进一步考察。 结果表明: 当前计算值与已知实验结果符合良好, 其中耦合簇理论计算的振动光谱常数更加可靠, DFT误差明显偏大, 但两者计算的振动频率却相当一致; 并非基组越大, 计算得到的非谐振动常数/频率与实验更符合, 总体来讲CC3和CCSDT-3的结果更值得信赖; HOI/DOI都没有共振发生。