石墨烯基柔性電極材料的研究.pdf

1、石墨烯因其優(yōu)異的性能和獨特的二維結構成為材料領域研究熱點。其中三維石墨烯基復合材料由于其優(yōu)異的導電性、可調節(jié)的孔隙率和獨特的機械特性，在能量存儲領域引起了越來越多的關注。本論文針對石墨烯在鋰離子電池負極材料和超級電容器的不同要求，通過合理的設計石墨烯的結構，得到三維還原氧化石墨烯（RGO）泡沫、碳包覆二氧化錫/還原氧化石墨烯（SnO2/RGO/C）泡沫和還原氧化石墨烯/硅/氮摻雜碳（Si/C/RGO/NC）泡沫。研究結果如下：
　

2、　RGO泡沫具有大的比表面積、多孔網(wǎng)狀結構和一定的含氧官能團，作為超級電容器電極材料可以提供較多的電荷存儲位點和較大的贗電容。通過水熱法制備了還原氧化石墨烯泡沫并系統(tǒng)的研究了其在超級電容器中的電化學性能。研究發(fā)現(xiàn)，水熱時間為2小時的RGO泡沫表現(xiàn)出優(yōu)異的電容性能，在0.1A g-1的電流密度下，比電容為224F g-1。進一步組裝成全固態(tài)柔性超級電容器依然顯示出高的比電容，在0.1A g-1的電流密度下，比電容為193F g-1，經(jīng)過5

3、000次循環(huán)后，容量保持率接近100％，展現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。
　　二氧化錫具有高的理論容量790mAh g-1，但循環(huán)性能較差，而RGO泡沫具有三維多孔的導電網(wǎng)絡可以有效地緩解SnO2在充放電過程產(chǎn)生的體積效應，改善材料的循環(huán)性能。采用一步水熱法和冷凍干燥技術合成了碳包覆二氧化錫/還原氧化石墨烯（SnO2/RGO/C）泡沫。該泡沫作為自支撐鋰離子電池負極材料表現(xiàn)出較高的比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性，在100mA g-1的電流密度下

4、循環(huán)130圈后比容量可達717mAh g-1。
　　三聚氰胺泡沫具有高的含氮量，通過高溫熱解可以得到氮摻雜碳泡沫，氮摻雜碳泡沫有效地提高了材料的電化學性能。通過廉價的三聚氰泡沫碳化制備三維柔性的氮摻雜碳（NC）泡沫，再將Si/聚乙烯醇/氧化石墨烯均勻的涂覆在三聚氰胺泡沫上，通過高溫熱解制備了三維的還原氧化石墨烯/硅/氮摻雜碳（Si/C/RGO/NC）泡沫。該泡沫作為鋰離子電池負極材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能，在100mA g-1的電