高能球磨下β-MnO₂微观结构演变及其电化学行为

摘要

为了研究高能球磨时间对β-MnO₂试样的微观结构以及电化学行为的影响，采用XRD、SEM、激光粒度分析仪、TEM测试并分析试样的晶体结构、颗粒形貌、颗粒尺寸分布和原子排列；采用电池测试仪和电化学工作站测试试样电池的电化学性能、电化学阻抗谱和CV曲线。结果表明，与球磨前试样相比，球磨后试样的相结构空间群改变，晶粒尺寸和颗粒尺寸均降低，并形成晶态与非晶态共存的微观结构。随着球磨时间增加，试样颗粒形态向细小分散→颗粒团聚与分散→颗粒团聚与板块转变，同时晶格畸变逐渐严重。球磨后试样电池达到最大放电容量的循环次数减少，放电效率均较好，但最大放电容量与球磨时间致使的晶粒尺寸、颗粒形态、晶格畸变有关。在不同球磨时间下，4.0 h球磨试样电池的最大放电容量相对较高，经100次充放电循环后，5.5 h球磨试样电池的容量保持率相对较好。根据动力学研究发现，与其他电池相比，4.0 h球磨试样电池的电荷转移阻抗、Warburg扩散阻抗相对较小，循环伏安法的峰面积相对较大，这进一步说明了该试样电池具有相对较高的电化学容量和相对较小的充放电电位差。因此，在本研究范围内，从容量与容量保持率出发，β-MnO₂试样适宜球磨时间为4.0 h。

关键词

高能球磨时间 / 锌离子电池 / β-MnO₂ / 微观结构 / 电化学行为