石墨烯納米帶及其復(fù)合材料的制備與電化學(xué)儲鋰性能的研究.pdf

1、鋰離子電池具有能耗低、能量密度大、工作電壓高、自放電小、環(huán)境友好、循環(huán)性能好等顯著優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、移動(dòng)電話、照相機(jī)、礦燈等便攜式電子設(shè)備。目前，材料對鋰離子電池性能有著至關(guān)重要的影響。碳材料具有價(jià)格低、環(huán)境友好、結(jié)構(gòu)多樣、制備簡單、易于改性以及安全性高等諸多優(yōu)點(diǎn)，本文從石墨烯納米帶的制備、金屬氧化物的復(fù)合以及含鋰過渡金屬磷酸鹽的復(fù)合等方面系統(tǒng)研究了石墨烯納米帶在鋰離子電池正極/負(fù)極材料中的使用效能和作用機(jī)理。
　　本

2、文采用溶劑氧化法制備出的石墨烯納米帶相互纏繞，自組裝成三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相對于原料碳納米管具有更大比表面積及孔結(jié)構(gòu)，不僅提供了更多的鋰離子存儲位點(diǎn)，同時(shí)為鋰離子反應(yīng)提供了更多的鋰離子反應(yīng)界面，縮短了鋰離子及電解液的傳輸擴(kuò)散路徑，能夠很好的提升其作為鋰離子電池負(fù)極材料的嵌鋰容量和倍率性能。通過循環(huán)伏安測試及恒電流充放電測試，結(jié)果表明，在0.6 A g-1和1 A g-1的電流密度下充放電循環(huán)200次以后，脫鋰比容量分別保持在716 mAh

3、 g-1和519 mAh g-1。石墨烯納米帶展現(xiàn)出了優(yōu)異的循環(huán)倍率性能。
　　本文采用兩步水熱法制備出了石墨烯納米帶/SnO2@碳納米管復(fù)合物。研究發(fā)現(xiàn)，直徑為5 nm左右的SnO2納米顆粒均勻的生長在碳納米管上，而石墨烯納米帶緊緊的包覆在SnO2@碳納米管之上。電化學(xué)測試表明，石墨烯納米帶/SnO2@碳納米管復(fù)合物表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。在電流密度為0.1 A g-1條件下，比容量高達(dá)1038 mAh g-1，而比容量在電流密

4、度為1 A g-1條件下循環(huán)1000次后仍能保持502 mAh g-1。這種優(yōu)越的電化學(xué)性能主要是由于墨烯納米帶/SnO2@碳納米管復(fù)合物特殊的結(jié)構(gòu)造成的。
　　本文采用簡單的溶液擴(kuò)散法，利用磷酸鐵鋰和石墨烯納米帶之間的靜電引力作用，成功制得了石墨烯納米帶均勻包覆磷酸鐵鋰顆粒的復(fù)合正極材料。研究結(jié)果表明，石墨烯納米帶的靜電粘附作用比碳納米管的摻雜更能有效提高磷酸鐵鋰的電化學(xué)性能。通過對石墨烯納米帶和碳納米管與磷酸鐵鋰復(fù)合的對比研究