鐵酸鎳負(fù)極材料的改性及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、如今，隨著社會(huì)對(duì)清潔能源需求的增加，鋰離子電池在電動(dòng)汽車和大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，與此同時(shí)對(duì)鋰離子電池高能量密度的電化學(xué)性能需要進(jìn)一步提高。目前，鋰離子電池的研究熱點(diǎn)集中在開(kāi)發(fā)比容量高、循環(huán)性能好、安全性能好的負(fù)極材料上，在過(guò)渡金屬氧化物當(dāng)中，NiFe2O4被認(rèn)為是一種極具應(yīng)用前景的鋰離子電池負(fù)極材料，因?yàn)?NiFe2O4具有915 mAhg-1的理論比容量，而且資源豐富，成本較低，對(duì)環(huán)境友好。但是 NiFe2O4材料本身存在電

2、導(dǎo)率低、充放電循環(huán)過(guò)程中體積變化大等問(wèn)題，導(dǎo)致差的循環(huán)穩(wěn)定性，電化學(xué)性能不理想。本文以 NiFe2O4為研究對(duì)象，結(jié)合石墨烯的優(yōu)異導(dǎo)電性能、儲(chǔ)鋰特性和復(fù)合改性技術(shù)，采用水熱法原位合成了NiFe2O4/石墨烯復(fù)合負(fù)極材料，并用碳源對(duì)其進(jìn)行包覆改性提高材料的電化學(xué)性能，系統(tǒng)的探討了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與形貌對(duì)其電化學(xué)性能的影響。取得了以下主要實(shí)驗(yàn)成果：
　　(1)采用水熱法制備了球狀NiFe2O4負(fù)極材料納米顆粒，該顆粒具有均勻的尺寸和較高

3、的結(jié)晶度，對(duì)制備工藝進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)：最佳制備工藝為水熱時(shí)間24 h，熱處理溫度400℃時(shí)，材料在100 mAg-1電流密度下，首次放電容量高達(dá)1361 mAhg-1，電化學(xué)性能表現(xiàn)良好。
　　(2)采用水熱一步原位還原制備了 NiFe2O4納米顆粒均勻分散在石墨烯表面的復(fù)合材料。石墨烯的復(fù)合，有利于提高 NiFe2O4的分散性，并且能夠作為應(yīng)力緩沖基質(zhì)和增強(qiáng)NiFe2O4的導(dǎo)電性，電化學(xué)測(cè)試得出最佳的水熱溫度180℃，最佳的石墨烯

4、含量10％，在石墨烯含量為10%的復(fù)合材料中，首次放電比容量為1068 mAhg-1，循環(huán)20次后容量保持率70.8%，阻抗和循環(huán)伏安測(cè)試表明其具有較小的內(nèi)阻且具有良好的可逆性。
　　(3)采用碳包覆合成 NiFe2O4/石墨烯/C復(fù)合材料，電化學(xué)性能測(cè)試表明當(dāng)蔗糖或抗壞血酸兩種碳源的含量為20%時(shí)制備的材料具有優(yōu)良的性能。蔗糖和抗壞血酸比例為20%的NiFe2O4/石墨烯/C復(fù)合材料，在100 mAg-1電流密度下，恒流充放電測(cè)