硫化鋅石墨烯復(fù)合納米材料的合成與在鋰離子電池中的應(yīng)用.pdf

1、社會發(fā)展到今天，人們對能源的依賴程度越來越深，提供能源的儲能設(shè)備越來越受到人們的重視。其中鋰離子二次電池受到全世界的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的鋰離子電池已經(jīng)無法滿足人們要求，提高儲能設(shè)備的性能，是社會亟待解決的問題。負極是電池重要的組成部分，目前市場上常用的石墨負極，基本已經(jīng)接近理論比容量，已達到材料的上限。合金類、金屬氧化物、金屬硫化物具有高比容量、低成本、環(huán)境友好和安全性高等優(yōu)點，一直被認(rèn)為是極具潛力的下一代負極材料。然而，該類負極材料在充電

2、過程中體積變化巨大、及氧化物硫化物導(dǎo)電性能差的問題，導(dǎo)致活性物質(zhì)粉化脫離主體，有效成分得不到有效利用，造成循環(huán)壽命差，阻礙進一步實用化。
　　我們以金屬ZnS為研究對象，對于其體積變化大和導(dǎo)電性差的問題，從以下方面對材料進行改進;在材料中引入高導(dǎo)電性碳材料石墨烯(rGO)，氧化石墨烯水溶液中引入鋅鹽離子，具有高的比表面積，且表面有各種含氧基團，能夠結(jié)合鋅鹽正離子。經(jīng)過高溫水熱反應(yīng)，我們得到了具有特殊結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，即石墨烯表面負載半

3、球形空心納米ZnS顆粒的ZnS/rGO復(fù)合材料。通過控制溫度、原料配比得到不同形貌的復(fù)合材料，當(dāng)ZnS與GO比例達到1∶1，反應(yīng)溫度為180℃時，得到空心ZnS顆粒粒徑為200 nm左右，在電流密度為100 mAg-1時，30次循環(huán)比容量仍有510 mAhg-1。
　　通過增加還原劑葡萄糖尿素聚合樹脂的量和600℃高溫處理的手段，我們將石墨烯表面ZnS顆粒尺寸降到幾個納米大小，并在石墨烯表面成功覆蓋一層碳層。100次循環(huán)后比容量仍

4、有714 mAhg-1。
　　引入Fe元素，水熱過程直接加入Fe2+鹽，通過一步反應(yīng)得到摻雜Fe的ZnS/rGO-Fe復(fù)合材料，由SEM分析看出，材料仍然保持原來的半球空心形貌，XRD圖譜分析，鐵元素以FeS的形式存在。在電流密度為100 mAhg-1，循環(huán)性能表現(xiàn)較好，100次循環(huán)后，剩余可逆比容量接近600 mAhg-1。
　　我們將材料利用高溫熔融的方法，進行載硫處理，在ZnS/rGO表面均勻覆蓋一層單質(zhì)硫，通過對不同