磷酸鐵鋰-石墨烯復合正極材料研究.pdf

1、磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為鋰離子動力電池的首選正極材料具有價格低廉、環(huán)境友好、高安全性、突出的循環(huán)性能等優(yōu)點，已成為目前競相研究的熱點之一。然而 LiFePO4低的電子導電率和鋰離子擴散速率導致其在大電流充放電時性能較差，嚴重制約了LiFePO4材料在動力電池領域的推廣應用。本論文研究了磷酸鐵鋰碳包覆用新型碳源—石墨烯（RGO）的綠色、高效合成；機械混合法制備磷酸鐵鋰/石墨烯（LiFePO4/RGO）復合材料及其電化學性能；以氧化石

2、墨烯為碳源，一步法、原位包覆制備LiFePO4/RGO復合材料及其電化學性能。具體研究內(nèi)容如下：
　　1、研究了氫氧化亞鐵還原氧化石墨烯的作用效果和反應機理。在室溫及氮氣氣氛下，使用氫氧化亞鐵還原氧化石墨烯制備石墨烯。通過XRD、SEM、RAMAN、UV-Vis和 TG等分析表征手段對石墨烯的結構及形貌進行表征。結果表明，氧化石墨烯被氫氧化亞鐵還原之后，羧基、羥基、羰基以及環(huán)氧基等含氧基團數(shù)量明顯減少，材料的熱穩(wěn)定性增加。上述工作

3、表明與傳統(tǒng)的水合肼、硼氫化鈉、氫醌等還原劑相比，氫氧化亞鐵實現(xiàn)了對氧化石墨烯的綠色、高效、廉價還原。
　　2、以石墨烯為碳源開展了LiFePO4碳包覆改性研究。采用高功率超聲法制備石墨烯乙醇分散系，SEM和 AFM結果表明，石墨烯在乙醇中經(jīng)過超聲處理實現(xiàn)了較好的剝離。采用機械混合法制備得到LiFePO4/RGO復合材料，測試結果表明，石墨烯沒有改變磷酸鐵鋰的晶體結構且石墨烯在磷酸鐵鋰顆粒間分布均勻，進而改善了復合材料的倍率性能和循

4、環(huán)性能。
　　3、研究了以氧化石墨烯為碳源的LiFePO4原位碳包覆改性方法。采用高功率超聲法分別制備了氧化石墨烯水、乙醇和二甲基甲酰胺（DMF）分散系，SEM和AFM結果表明，氧化石墨烯在水、乙醇和 DMF中實現(xiàn)了單層剝離。在還原氣氛下采用高溫固相一步合成法制備LiFePO4/RGO復合材料。XRD和SEM分析結果表明，在該實驗條件下，氧化石墨烯被還原為石墨烯同時實現(xiàn)了對磷酸鐵鋰顆粒的原位均勻包覆并形成了三維導電網(wǎng)絡。電化學測試