石墨烯基復(fù)合材料的調(diào)控合成及其儲鋰性能的研究.pdf

1、石墨烯基復(fù)合材料具有獨特的物理化學(xué)性質(zhì),其在電化學(xué)儲鋰等諸多領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。精細(xì)調(diào)控石墨烯基復(fù)合材料中不同基元材料的結(jié)構(gòu)、形貌和界面耦合形態(tài),進(jìn)而優(yōu)化復(fù)合材料電極的導(dǎo)電性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電極界面性能,對開發(fā)高能量密度、大功率密度和循環(huán)穩(wěn)定的新型儲鋰材料具有重要意義。本論文以石墨烯基復(fù)合材料的可控制備與電化學(xué)儲鋰性能為主線,分別從石墨烯材料的儲鋰機制、石墨烯對過渡金屬化合物材料儲鋰性能的影響、石墨烯基復(fù)合材料的調(diào)控合成及其電化學(xué)性能

2、,以及高含量氮摻雜對石墨烯電化學(xué)性能的影響等方面進(jìn)行了研究。
　　使用電化學(xué)阻抗譜(EIS)法系統(tǒng)地研究了石墨烯材料電極的首次陰極極化過程,分析了鋰離子嵌入過程中的SEI膜阻抗和電荷傳遞電阻隨電極極化電位的變化。研究表明,石墨烯材料電極表面的SEI膜主要在0.95~0.7 V之間形成,石墨烯電極在較低電極電位下的嵌鋰反應(yīng)具有較好的可逆性,測得鋰離子在石墨烯材料電極中的電化學(xué)嵌入反應(yīng)的對稱因子α為0.446。
　　直接使用氧化

3、石墨烯為原料,采用水熱-自組裝法制備了石墨烯基納米Fe2O3復(fù)合材料。該復(fù)合材料中的石墨烯和Fe2O3納米晶均具有可逆儲鋰功能,還會發(fā)揮協(xié)同儲鋰效應(yīng),貢獻(xiàn)額外的儲鋰容量,從而實現(xiàn)較高的可逆容量、優(yōu)異的循環(huán)性能,復(fù)合材料電極在100 mA g-1電流密度下的可逆容量為1052 mAh g-1,在100周循環(huán)過程中的可逆容量始終保持在1000±50 mAh g-1,此外,復(fù)合材料電極還具有優(yōu)異的倍率性能。
　　分別使用礦化劑和熱處理調(diào)

4、控石墨烯基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌,優(yōu)化復(fù)合材料的導(dǎo)電性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電極界面性能。研究表明,石墨烯表面負(fù)載 NiO納米盤復(fù)合材料具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,能有效抑制電極表面SEI膜的破損和反復(fù)生成過程,該復(fù)合材料電極的可逆轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程分兩步進(jìn)行。石墨烯包裹Cu2+1O/Cu復(fù)合材料電極在50 mA g?1電流密度下的可逆容量438 mAh g?1,60周的容量保持率為84％;同時也具有優(yōu)良的倍率性能。
　　采用自下而上法制備了高含量氮