石墨烯包覆的Fe3O4-VOx介孔納米線的構(gòu)筑及電化學(xué)性能研究.pdf

1、隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，開發(fā)新型可持續(xù)的綠色能源存儲系統(tǒng)已成為當(dāng)今的研究熱點。在各種新型的能源存儲系統(tǒng)中，鋰離子電池由于具有高的能量密度和功率密度而備受關(guān)注。隨著對鋰離子電池研究的深入，多種正負(fù)極材料已被開發(fā)出來，但負(fù)極材料仍以碳材料為主。隨著電子設(shè)備和電動汽車等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，鋰離子電池碳負(fù)極材料的比容量已較難滿足大功率設(shè)備的需求。因此，開發(fā)高容量負(fù)極材料具有非常重要的意義。四氧化三鐵負(fù)極材料具有理論容量高、價格低廉、地殼儲量豐富等

2、優(yōu)點，因而受到廣大研究者的青睞和關(guān)注。然而，目前 Fe3O4負(fù)極材料的應(yīng)用受到限制，主要是因為其存在低的鋰離子擴(kuò)散系數(shù)、低的容量保持率以及在鋰離子嵌入/脫出過程中的結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而導(dǎo)致其容量快速衰減等問題。
　　本文針對上述 Fe3O4負(fù)極材料中存在的的關(guān)鍵科學(xué)問題，通過介孔納米線結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑和石墨烯包覆的方法對 Fe3O4負(fù)極材料的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性進(jìn)行了優(yōu)化，最終制備出比容量高、循環(huán)穩(wěn)定性好的石墨烯包覆的Fe3O4/VOx介孔納米線（Fe

3、3O4/VOx/G-P NWs）鋰離子電池負(fù)極材料，主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下：
　　（1）通過水熱法合成了尺寸均一的石墨烯包覆的釩酸鐵納米線（FVO@G NWs）前驅(qū)體，經(jīng)過高溫煅燒后，F(xiàn)VO@G NWs熱分解為Fe3O4/VOx/G-P NWs。
　　（2）采用XRD、SEM、TEM等表征方法對Fe3O4/VOx/G-P NWs材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征，探索了Fe3O4/VOx/G-P NWs的介孔結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制，結(jié)果表明，介

4、孔結(jié)構(gòu)的形成原因是釩酸鹽受高溫?zé)岱纸鈺r出現(xiàn)了相分離現(xiàn)象。
　　（3）采用多種電化學(xué)性能測試方法對所得Fe3O4/VOx/G-P NWs進(jìn)行了電化學(xué)性能表征，結(jié)果表明經(jīng)過石墨烯包覆后的Fe3O4/VOx/G-P NWs具有高的可逆比容量（1146 mAh/g）和好的倍率性能（在5 A/g電流密度下，仍保持約500 mAh/g的放電比容量），與Fe3O4/VOx-P NWs相比，其具有更好的循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)過200次循環(huán)后，其容量保持率