石墨烯-金屬氧化物電極材料的制備及鋰離子電容器性能研究.pdf

1、鋰離子電容器作為一種新型儲能裝置，由于兼具超級電容器的高功率密度和鋰離子電池的高能量密度而倍受關(guān)注。金屬氧化物由于具有高理論比容量經(jīng)常被用作鋰離子電容器負極材料，但是由于其在電化學(xué)反應(yīng)中體積的劇烈變化會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞并大大縮短電容器的使用壽命從而限制了其在鋰離子電容器方面的應(yīng)用。
　　本論文以制得高能量密度、高功率密度和高循環(huán)穩(wěn)定性的鋰離子電容器為目的，著手對石墨烯/金屬氧化物負極材料進行制備，利用水熱法和溶膠凝膠法制備了水熱氧化亞

2、錳/石墨烯氣凝膠(HMnO/GA)，溶膠凝膠氧化亞錳/石墨烯氣凝膠(SMnO/GA)和二氧化錫/膨脹石墨烯(SnO2/HG)三種負極材料，并分別研究其半電池和鋰離子電容器電化學(xué)性能，具體研究包括以下幾點:
　　(1)利用水熱法制備了具有三維多孔結(jié)構(gòu)的氧化亞錳/石墨烯氣凝膠(HMnO/GA)復(fù)合材料并通過電化學(xué)表征獲取最佳合成條件。結(jié)果顯示，炭化溫度為800℃，Mn(NO3)2添加量為0.3g時制得的HMnO/GA8-3半電池電化學(xué)

3、性能最佳，0.1A·g-1電流密度下100次循環(huán)后比容量能達到480mAh·g-1。將HMnO/GA8-3在0.15V預(yù)鋰電壓下進行預(yù)鋰后與LFP組裝成的鋰離子電容器最大能量密度能達到212.7Wh·kg-1，最高功率密度能達到3000W·kg-1。
　　(2)通過溶膠凝膠法一步合成了三維多孔氧化亞錳/石墨烯氣凝膠(SMnO/GA)復(fù)合材料，通過表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)相同制備條件下的SMnO/GA具有比HMnO/GA更理想的電化學(xué)性能。當(dāng)炭

4、化溫度為800℃，Mn(NO3)2添加量與GO含量比為1∶1時制得的SMnO/GA8-2具有最理想的半電池電化學(xué)性能，在0.1A·g-1條件下循環(huán)100次后比容量為662.8mAh·g-1。隨后對SMnO/GA8-2進行預(yù)鋰并與LFP進行LIC的組裝，結(jié)果顯示，預(yù)鋰電壓為0.15V的SMnO/GA8-2P3//LFP在300W·kg-1功率密度下具有最大的能量密度，為194.1Wh·kg-1。
　　(3)通過水熱法合成了層狀結(jié)構(gòu)二