石墨烯基復(fù)合材料的合成、表征及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、具備高能量、高功率、高壽命和低成本是鋰離子電池的發(fā)展趨勢(shì)，電極材料尤其是負(fù)極材料是鋰離子電池性能的決定性因素。石墨烯是新發(fā)現(xiàn)的具有高電導(dǎo)率的二維納米碳材料，在儲(chǔ)能領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。本文針對(duì)鋰離子電池體系，以提高負(fù)極材料可逆容量為目的，制備了石墨烯和Fe2O3-石墨烯納米復(fù)合材料、SnO2-石墨烯納米復(fù)合材料和Fe2O3-SnO2-石墨烯三元納米復(fù)合材料，并利用XRD、SEM等表征技術(shù)對(duì)其結(jié)構(gòu)和形貌進(jìn)行了分析，恒流充放電測(cè)試和交流阻抗

2、測(cè)試對(duì)其電化學(xué)性能進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。主要內(nèi)容如下:
　　首先，采用氧化還原法制得了分布均勻、層數(shù)較少、結(jié)構(gòu)較為平整的石墨烯。XRD和SEM分析表明，無(wú)序堆積的石墨烯為片狀結(jié)構(gòu)，形貌充滿(mǎn)了卷曲、皺褶和起伏。電化學(xué)性能測(cè)試表明，石墨烯的儲(chǔ)鋰性能大大優(yōu)于石墨，30次循環(huán)后仍為614mAh/g，接近其理論容量。
　　其次，針對(duì)石墨烯比容量偏低和金屬氧化物充放電過(guò)程中存在的體積效應(yīng)等問(wèn)題，采用水熱法制備了二元的Fe2O3-石墨烯納

3、米復(fù)合材料。XRD和SEM分析表明，石墨烯與納米Fe2O3成功復(fù)合，納米Fe2O3分布較為均勻，形貌多為菱形塊狀或類(lèi)球狀多面體，且與石墨烯片相互交疊，有效抑制了雙方的團(tuán)聚，形成了有利于儲(chǔ)鋰的微孔結(jié)構(gòu)。電化學(xué)性能測(cè)試表明，F(xiàn)e2O3-石墨烯納米復(fù)合材料的儲(chǔ)鋰性能大大優(yōu)于石墨烯和納米Fe2O3，30次循環(huán)后，可逆容量仍高達(dá)1252mAh/g;循環(huán)內(nèi)容量基本沒(méi)有衰減，循環(huán)性能優(yōu)異;高倍率下可逆容量較高，倍率性能良好;隨著石墨烯加入量的增大，F(xiàn)

4、e2O3-石墨烯納米復(fù)合材料的可逆容量越來(lái)越高。
　　再次，采用水熱法制備了二元的SnO2-石墨烯納米復(fù)合材料。XRD和SEM分析表明，顆粒細(xì)小的納米SnO2均勻的負(fù)載于石墨烯片上，二者的團(tuán)聚現(xiàn)象均有所緩解，且增加了許多儲(chǔ)鋰孔洞。電化學(xué)性能測(cè)試表明，SnO2-石墨烯納米復(fù)合材料儲(chǔ)鋰性能明顯優(yōu)于石墨烯和納米SnO2，30次循環(huán)后，可逆容量仍可達(dá)到998mAh/g左右;循環(huán)性能良好，但高倍率下可逆容量較低，倍率性能較差;SnO2-石墨

5、烯納米復(fù)合材料的可逆容量隨著石墨烯加入量的增大而增高。
　　最后，為了進(jìn)一步提升石墨烯基復(fù)合材料的可逆容量和倍率性能，水熱合成了Fe2O3-SnO2-石墨烯三元納米復(fù)合材料。XRD和SEM分析表明，F(xiàn)e2O3-SnO2-石墨烯三元納米復(fù)合材料中既存在皺褶、卷曲的石墨烯片狀結(jié)構(gòu)，也存在大小不一的納米Fe2O3和納米SnO2類(lèi)球狀結(jié)構(gòu)，三者相互交疊排列，形成了豐富密集的微孔儲(chǔ)鋰結(jié)構(gòu)。電化學(xué)性能測(cè)試表明，F(xiàn)e2O3-SnO2-石墨烯三元