石墨烯基雜化材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控及其儲能機制研究.pdf

1、石墨烯具有獨特的結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的理化性質(zhì)，在能量的儲存與轉(zhuǎn)化領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。目前石墨烯在儲能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)工程化應用的主要瓶頸是其分散與宏量制備問題，主要研究方向為發(fā)展更高性能的儲能材料。針對石墨烯在能量儲存與轉(zhuǎn)化領(lǐng)域中規(guī)?；瘧玫幕締栴}，本論文的主要研究成果是成功實現(xiàn)了石墨烯的高效與穩(wěn)定分散；發(fā)展了一種高性能薄層石墨材料宏量制備方法，并比較研究了其儲鋰行為；在研究不同碳包覆形態(tài)對鋰離子電池正極材料性能的影響基礎上，制備出一種高性能層

2、次碳包覆結(jié)構(gòu)的正極材料；此外，作者還發(fā)展了一種石墨烯-碳納米管雜化全碳催化材料，并對其氧還原作用機制進行了研究。
　　在石墨烯分散方面，本研究實現(xiàn)了石墨烯在水溶液與有機溶劑中的高效穩(wěn)定分散。作者的研究表明聚乙烯吡咯烷酮具有優(yōu)異的石墨烯分散性能，利用聚乙烯吡咯烷酮得到的石墨烯分散液最高濃度可以達到1.3 mg mL-1；作者還發(fā)現(xiàn)提高石墨烯與水溶液的浸潤性可以提高石墨烯的分散效率。與此同時，作者發(fā)展了石墨烯部分包覆正極材料的方法，這

3、種方法可以實現(xiàn)石墨烯在電極活性物質(zhì)中的良好分散。另外，本研究制備的石墨烯-碳納米管雜化材料是一種石墨烯宏觀體，利用這種宏觀體可以實現(xiàn)石墨烯在電極中的良好分散。
　　在石墨烯規(guī)?；瘧梅矫妫髡咴谀壳笆┖炅恐苽涔に嚥怀墒斓那闆r下，制備出一種具有優(yōu)異電化學性質(zhì)的薄層石墨材料，這種薄層石墨材料可以在某些領(lǐng)域作為石墨烯的低成本替代產(chǎn)品。另外，本文還針對石墨烯導電劑在規(guī)?；瘧眠^程中的問題，研究了石墨烯對鋰離子電池中離子傳輸過程的影響。

4、
　　在石墨烯基高性能電極材料制備及作用機制探究方面，本研究開發(fā)了薄層石墨這種高性能鋰離子電池負極材料。作者通過對比不同層數(shù)的石墨與石墨烯的儲鋰行為，發(fā)現(xiàn)減少石墨中石墨烯片層數(shù)可以有效提高石墨的電化學儲鋰容量，有利于電化學過程中傳質(zhì)與傳荷過程實現(xiàn)。本研究結(jié)果表明碳包覆需要均衡電化學反應過程中電子與離子的傳輸過程，提出理想的碳包覆應該在提升材料的電子導電性的同時兼顧鋰離子的傳輸性能；作者在前期研究基礎上制備出具有高能量密度、高功率密