鋰電負(fù)極石墨烯基復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、鋰離子電池因其循環(huán)性能好、能量密度高、無記憶效應(yīng)、自放電小、環(huán)境友好等特優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用到手機(jī)、汽車、家電等不同領(lǐng)域,受到了廣泛的關(guān)注。目前,商業(yè)用的鋰電負(fù)極材料主要是石墨類碳,該類材料理論比容量低,無法滿足電子器件的發(fā)展需求,而理論容量較高的非金屬/金屬及其氧化物材料循環(huán)穩(wěn)定性較差。鑒于此,我們引入了一種新型的碳材料——石墨烯來改進(jìn)材料的電化學(xué)性能。
　　本文結(jié)合了石墨烯和SnO2、Si材料的特性,制備了一系列石墨烯基復(fù)合材料,包

2、括不同形貌的SnO2/石墨烯復(fù)合材料和Si@SiOx/石墨烯復(fù)合材料,分別通過XRD、TGA、Raman、SEM、TEM、XPS等對(duì)材料的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,運(yùn)用充放電以及倍率性能測(cè)試對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了評(píng)估。論文取得如下主要結(jié)果。
　　1.采用水熱輔助超聲法成功制備了SnO2納米棒/石墨烯復(fù)合材料。復(fù)合材料在200 mA g-1電流密度下,100次充放電后可逆容量保持在1107 mA h g-1,是初始容量的96.2％。此外還

3、研究了以高分子材料作為模板,通過制備不同形貌的Sn與氧化石墨烯復(fù)合的方式得到了SnO2/石墨烯材料。研究表明顆粒狀和棒狀的SnO2復(fù)合材料均具有較好的鋰電性能,尤其是 SnO2納米顆粒/石墨烯復(fù)合物,不僅具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性(100次循環(huán)容量為879mA h g-1),即使在1000mA g-1大電流密度下充放電到300圈,電池比容量仍然保持在400mA h g-1。復(fù)合材料突出的鋰電性能可能歸因于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)以及SnO2和石墨烯材料的協(xié)

4、同效應(yīng),提供良好的電子傳輸通道,進(jìn)一步提升其電化學(xué)性能。
　　2.通過一步球磨法制備了Si@SiOx/石墨烯復(fù)合材料。研究結(jié)果表明可以通過球磨法將相對(duì)較厚的膨脹石墨層剝離為較薄的多層結(jié)構(gòu),進(jìn)而將膨脹石墨轉(zhuǎn)變?yōu)槭┘{米片。復(fù)合材料表現(xiàn)出穩(wěn)定的循環(huán)性能,在200 mA g-1電流密度下循環(huán)50次之后,電池比容量保持在1055 mA h g-1。較好的性能可歸因于球磨過程中硅尺寸的減小,硅表面的SiOx薄膜的形成以及石墨烯的鋰電穩(wěn)定性