金屬硫族化合物-石墨烯復(fù)合納米材料的制備及儲能研究.pdf

1、金屬硫族化合物具有較高的理論容量，因此作為鋰離子電池/鈉離子電池負(fù)極材料的研究已引起了廣泛關(guān)注。但是，金屬硫族化合物有一些缺點，如在充放電過程中具有較大的體積膨脹，造成容量衰減快，倍率性能差等問題。為了改善其電化學(xué)性能，常用的策略有兩類:一是降低材料尺寸，制備出具有特殊結(jié)構(gòu)的納米材料;二是利用石墨烯，制備出石墨烯基復(fù)合納米材料。此外，金屬硒化物，碲化物與硫化物相比，研究的還相對較少，尤其是碲化物。
　　本課題通過溶劑熱的方法制備出

2、厚度約5nm的Co0.85Se納米片，粒徑約121nm的CoTe2納米顆粒以及粒徑約350nm的六邊形Bi2Te3納米盤，并在此基礎(chǔ)上通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄖ苽淦涫?fù)合物。通過分析，我們發(fā)現(xiàn)Co0.85Se，CoTe2，Bi2Te3與石墨烯之間存在著強(qiáng)的界面交互作用。
　　作為鋰離子電池負(fù)極材料時，柔性Co0.85Se納米片/石墨烯復(fù)合膜在50mA g-1時，首次可逆比容量高達(dá)680mAh g-1。作為鈉離子電池負(fù)極時，柔性Co0.8

3、5Se納米片/石墨烯復(fù)合膜在50mA g-1下，首次可逆容量達(dá)到了388mA h g-1;CoTe2/石墨烯復(fù)合物在50mA g-1時，首次可逆質(zhì)量比容量和體積比容量分別為382mA h g-1和695.2mAh cm-3，經(jīng)100次循環(huán)后其可逆質(zhì)量比容量/體積比容量分別保持在356mA h g-1和647.9mA h cm-3;Bi2Te3納米盤/石墨烯復(fù)合物在100mAg-1時，首次可逆質(zhì)量比容量/體積比容量分別為416mA h g

4、-1和648.9mA h cm-3。此外，還都展現(xiàn)了良好的倍率性能。由此可見三種材料都表現(xiàn)了優(yōu)秀的電化學(xué)性能。
　　Co0.85Se，CoTe2，Bi2Te3的石墨烯復(fù)合物具有優(yōu)秀的電化學(xué)性能的主要原因是他們具有特殊的結(jié)構(gòu):一是在這些復(fù)合物中，活性物質(zhì)與石墨烯之間存在較強(qiáng)的界面交互作用，可以加快電子轉(zhuǎn)移;二是復(fù)合材料中的石墨烯不僅可以提高導(dǎo)電性，并且可以緩和活性物質(zhì)在充放電過程中的體積膨脹。本課題，促進(jìn)了鋰離子電池/鈉離子電池負(fù)極