基于石墨烯的高功率鋰離子電池負(fù)極材料制備及性能研究.pdf

1、如何在大倍率充放電條件下保持良好的容量特性和循環(huán)穩(wěn)定性是將鋰離子電池應(yīng)用于大型儲(chǔ)能器件和大功率設(shè)備的前提，而開發(fā)具有高容量、高功率性質(zhì)的電極材料是其關(guān)鍵。石墨烯是構(gòu)筑所有sp2雜化碳質(zhì)材料的基本單元，以石墨烯為基元結(jié)構(gòu)能夠設(shè)計(jì)和構(gòu)筑出具有特殊微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性質(zhì)的功能碳質(zhì)材料。本論文通過在石墨烯片層間引入有機(jī)分子并炭化，得到了一系列鋰離子電池負(fù)極材料，其在容量、循環(huán)以及功率性能上相對于石墨烯材料有了很大的提高。
　　在氧化石墨烯溶液

2、中加入不同的有機(jī)分子，利用氧化石墨烯與有機(jī)分子間的自組裝作用，經(jīng)過熱處理，得到了微觀結(jié)構(gòu)迥異的碳負(fù)極材料。在恒電流充放電、循環(huán)測試和倍率測試中，通過加入相當(dāng)于氧化石墨烯質(zhì)量10％的聚乙烯醇,并經(jīng)過900℃熱處理得到的材料表現(xiàn)出了明顯優(yōu)于其他材料的性能。其在500mA/g電流下的可逆容量達(dá)到了475mAh/g，在5000mA/g電流下的可逆容量可達(dá)230mAh/g。
　　通過與加入葡萄糖、蔗糖、草酸、聚乙二醇等有機(jī)物得到的材料的微觀

3、結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，加入聚乙烯醇得到的負(fù)極材料中的石墨烯片層堆積方式相對松散，并由于片層的褶皺以及聚乙烯醇的連接作用，形成了穩(wěn)定的離子擴(kuò)散的孔道。這些孔道的存在為鋰離子在電極材料中的快速傳遞提供了通道，從而提高了材料的離子導(dǎo)電率，使材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的倍率性能。又由于聚乙烯醇分子在石墨烯層間起到了連接和緩沖體積變化的作用，其微觀結(jié)構(gòu)具有很好的穩(wěn)定性，從而表現(xiàn)出了良好的循環(huán)性能。
　　總之，本論文將含有大量羥基、具有較長的分子鏈的有機(jī)物引入