(SnS2、MoS2、CaGeO3)-石墨烯復(fù)合材料的合成及其儲(chǔ)鋰性能研究.pdf

1、本文針對鋰離子電池商用負(fù)極材料--石墨容量低、安全性能差的缺陷，采用簡單液相法制備了一系列石墨烯復(fù)合材料，以期得到容量高、安全性能好的新型鋰離子電池負(fù)極材料。具體介紹如下：
　　（1）以無水SnCl4溶液和硫脲作為錫源和硫源、乙二醇作為溶劑，用一步溶劑熱法制備了二硫化錫/石墨烯復(fù)合材料(SnS2/RGO)。TEM結(jié)果顯示直徑為3-5 nm的SnS2量子點(diǎn)均勻貼附在石墨烯表面。對SnS2/RGO復(fù)合材料進(jìn)行電化學(xué)性能測試，首次充-放

2、電比容量分別為782.8 mAhg-1和1830.3 mAhg-1。在100 mAg-1電流密度下循環(huán)200圈后， SnS2/RGO復(fù)合材料可逆容量保持在520 mAhg-1，容量保持率高達(dá)66.45％。相比之下，純SnS2在200次循環(huán)之后，可逆容量僅為66.7 mAhg-1，容量保持率只有10%。
　?。?）以二水合鉬酸鈉和硫代乙醇酸作為鉬源和硫源，加入氧化石墨烯，用水熱法原位合成了具有多孔結(jié)構(gòu)的二硫化鉬/石墨烯復(fù)合材料(Mo

3、S2/RGO)。對MoS2/RGO復(fù)合材料進(jìn)行電化學(xué)性能測試，首次充-放電比容量分別達(dá)652.2 mAhg-1和1039.5 mAhg-1。在100 mAg-1電流密度下循環(huán)200圈，MoS2/RGO復(fù)合材料可逆容量為660.5 mAhg-1，容量保持率為101.3%。而純MoS2循環(huán)200圈后，可逆容量降為107.5 mAhg-1，容量保持率僅為24.22%。
　?。?）選擇二水合鉬酸鈉和硫脲作為反應(yīng)物，加入氧化石墨烯，水熱法制

4、備了二硫化鉬/石墨烯復(fù)合材料（MoS2/RGO）。表征結(jié)果顯示合成的MoS2呈多級納米花結(jié)構(gòu)，并被超薄的石墨烯所包覆。對 MoS2/RGO復(fù)合材料進(jìn)行電化學(xué)性能測試，首次充-放電比容量分別達(dá)1212.0 mAhg-1和2145.5 mAhg-1。在100 mAg-1電流密度下循環(huán)300次后，MoS2/RGO復(fù)合材料可逆容量仍為861.9 mAhg-1，容量保持率高達(dá)71.11%。而拉漿法制得MoS2/石墨烯復(fù)合材料膜和純MoS2在循環(huán)2

5、00圈后可逆容量分別為372.8 mAhg-1和70.6 mAhg-1，容量保持率為75.21%和9.51%。
　?。?）以硝酸鈣和二氧化鍺、草酸鈣和二氧化鍺作為原料，通過水熱法分別合成了鍺酸鈣微米棒（rCaGeO3）、鍺酸鈣納米線（wCaGeO3）及鍺酸鈣/石墨烯復(fù)合材料。表征結(jié)果顯示，一維CaGeO3微米棒直徑為400 nm，長度約為7μm；CaGeO3納米線直徑為60 nm。鍺酸鈣微米棒（ rCaGeO3）、鍺酸鈣納米線（

6、wCaGeO3）分別與石墨烯復(fù)合形成包覆結(jié)構(gòu)的鍺酸鈣/石墨烯復(fù)合材料（rCaGeO3/RGO）與（wCaGeO3/RGO）。對鍺酸鈣微米棒(rCaGeO3)及復(fù)合材料（rCaGeO3/RGO）進(jìn)行電化學(xué)性能測試，rCaGeO3首次充-放電比容量分別為148.5 mAhg-1和790.1 mAhg-1。在100 mAg-1電流密度下循環(huán)，其容量迅速衰減，循環(huán)100次后比容量僅為94.6 mAhg-1，容量保持率為63.70%。加入石墨烯后

7、rCaGeO3/RGO復(fù)合材料性能得到了顯著提高，其首次充-放電比容量分別達(dá)537.1 mAhg-1和2416.9 mAhg-1。循環(huán)100圈后可逆容量為592.3 mAhg-1，容量保持率為110.3%，顯示了良好的電化學(xué)性能和作為鋰離子電池負(fù)極材料的潛能。
　　研究結(jié)果表明，復(fù)合材料（SnS2/RGO、MoS2/RGO、CaGeO3/RGO）的可逆容量、循環(huán)穩(wěn)定性、高倍率性能等較純樣品得到顯著提高，有望成為下一代高性能鋰離子電