石墨烯基柔性電極材料的研究.pdf

1、石墨烯因其優(yōu)異的性能和獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)成為材料領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。其中三維石墨烯基復(fù)合材料由于其優(yōu)異的導(dǎo)電性、可調(diào)節(jié)的孔隙率和獨(dú)特的機(jī)械特性，在能量存儲(chǔ)領(lǐng)域引起了越來(lái)越多的關(guān)注。本論文針對(duì)石墨烯在鋰離子電池負(fù)極材料和超級(jí)電容器的不同要求，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)石墨烯的結(jié)構(gòu)，得到三維還原氧化石墨烯（RGO）泡沫、碳包覆二氧化錫/還原氧化石墨烯（SnO2/RGO/C）泡沫和還原氧化石墨烯/硅/氮摻雜碳（Si/C/RGO/NC）泡沫。研究結(jié)果如下：
　

2、　RGO泡沫具有大的比表面積、多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和一定的含氧官能團(tuán)，作為超級(jí)電容器電極材料可以提供較多的電荷存儲(chǔ)位點(diǎn)和較大的贗電容。通過(guò)水熱法制備了還原氧化石墨烯泡沫并系統(tǒng)的研究了其在超級(jí)電容器中的電化學(xué)性能。研究發(fā)現(xiàn)，水熱時(shí)間為2小時(shí)的RGO泡沫表現(xiàn)出優(yōu)異的電容性能，在0.1A g-1的電流密度下，比電容為224F g-1。進(jìn)一步組裝成全固態(tài)柔性超級(jí)電容器依然顯示出高的比電容，在0.1A g-1的電流密度下，比電容為193F g-1，經(jīng)過(guò)5

3、000次循環(huán)后，容量保持率接近100％，展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　二氧化錫具有高的理論容量790mAh g-1，但循環(huán)性能較差，而RGO泡沫具有三維多孔的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)可以有效地緩解SnO2在充放電過(guò)程產(chǎn)生的體積效應(yīng)，改善材料的循環(huán)性能。采用一步水熱法和冷凍干燥技術(shù)合成了碳包覆二氧化錫/還原氧化石墨烯（SnO2/RGO/C）泡沫。該泡沫作為自支撐鋰離子電池負(fù)極材料表現(xiàn)出較高的比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在100mA g-1的電流密度下

4、循環(huán)130圈后比容量可達(dá)717mAh g-1。
　　三聚氰胺泡沫具有高的含氮量，通過(guò)高溫?zé)峤饪梢缘玫降獡诫s碳泡沫，氮摻雜碳泡沫有效地提高了材料的電化學(xué)性能。通過(guò)廉價(jià)的三聚氰泡沫碳化制備三維柔性的氮摻雜碳（NC）泡沫，再將Si/聚乙烯醇/氧化石墨烯均勻的涂覆在三聚氰胺泡沫上，通過(guò)高溫?zé)峤庵苽淞巳S的還原氧化石墨烯/硅/氮摻雜碳（Si/C/RGO/NC）泡沫。該泡沫作為鋰離子電池負(fù)極材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，在100mA g-1的電