Fe2O3-石墨烯復合材料的制備及其電化學性能研究.pdf

1、在鋰離子電池電極材料中，過渡金屬氧化物由于具有較高的比容量被廣為研究。其中，氧化鐵由于具有高比容量（1007mAh/g）、低成本、資源豐富、無污染等優(yōu)點引起人們的研究興趣。然而，氧化鐵材料在充放電循環(huán)過程中體積形變過大導致電極結(jié)構(gòu)退化，循環(huán)性能變差，嚴重制約了其在鋰離子電池的應用。通過氧化鐵和石墨烯的復合，一方面提高了電極材料的電傳導性，另一方面石墨烯大的比表面積為氧化鐵的體積形變提供了緩沖空間，能夠很好的改善電極的電化學性能。

2、　　首先，通過油浴法和水熱法兩種方法合成了鐵氧化物/石墨烯(Fe2O3/G)負極復合材料，并在500℃氬氣氛中退火3h。通過XRD和XPS等表征手段發(fā)現(xiàn)在500℃下退火會使復合材料中的部分碳被氧化，進一步發(fā)現(xiàn)用油浴法制備的復合材料中氧化石墨GO很大一部分未被還原成為石墨烯。在100mA/g的電流密度下，經(jīng)過50次循環(huán)后，電池比容量穩(wěn)定在350 mAh/g左右，容量較低歸因于材料中的石墨烯含量較多，另一方面，用水熱法制備的材料電荷轉(zhuǎn)移阻抗

3、小于用油浴法制各的材料，因此將在下一步實驗中將調(diào)整石墨烯和金屬氧化物的比例并通過水熱法制備復合材料。
　　接著，通過水熱法制備不同配比的Fe2O3/G樣品，并在氬氣氛下350℃退火3h，然后探究其電化學性能。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在降低材料中石墨烯的含量后，電化學性能得到了提高。對比三種不同配比的Fe2O3/G樣品，63.16％-Fe2O3/G樣品具有較好的循環(huán)性能和倍率性能。在100mA/g的電流密度下，63.16％-Fe2O3/G樣品

4、前50次循環(huán)性能最穩(wěn)定，比容量保持在612mAh/g左右。此外，材料還具有很好的倍率性能，在進行高倍率的充放電循環(huán)時，比容量保持在490mAh/g左右。
　　最后，通過水熱法制備錫摻雜的Fe2O3/G樣品，對不同的摻雜量樣品的電化學性能進行對比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Sn-Fe2O3/G樣品循環(huán)性能和倍率性能均優(yōu)于Fe2O3/G樣品，在100 mA/g的電流密度下，經(jīng)過50次循環(huán)后比容量仍保持在811 mAh/g左右。進一步對比發(fā)現(xiàn)，15wt