鋰離子電池石墨烯基氧化鎢納米復(fù)合負(fù)極材料的制備與性能研究.pdf

1、碳是組成自然界中萬(wàn)事萬(wàn)物的重要物質(zhì)，也是構(gòu)成各生命體的主要元素，石墨烯作為碳家族的一名新成員，它是一種由一個(gè)原子層厚的單層石墨片構(gòu)成的二維納米材料，在用作電池負(fù)極材料時(shí)，很多科學(xué)家都對(duì)其進(jìn)行了研究，其奇特的構(gòu)造授予了其大比表面積、卓越的導(dǎo)電性、良好的機(jī)械性能和優(yōu)異的物理化學(xué)性能，在進(jìn)行電池性能測(cè)試后，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性能，但是其容量不是很高，不能夠滿足具有高能量密度產(chǎn)品的需求。作為L(zhǎng)IBs負(fù)極材料，過(guò)渡金屬氧化物已經(jīng)成為替代石墨作為

2、LIBs有潛力的負(fù)極材料，其中三氧化鎢是非常穩(wěn)定氧化物，環(huán)保、價(jià)格便宜、容量高，是一種十分有發(fā)展?jié)摿Φ呢?fù)極材料。然而，在進(jìn)行循環(huán)充放電時(shí)，鋰離子的插入與脫插，會(huì)引起其體積膨脹和收縮，從而破壞負(fù)極結(jié)構(gòu)，使得容量衰減變得更快。所以，目前許多研究者都在努力解決能量密度小和循環(huán)性能差的問(wèn)題。
　　鑒于石墨烯與三氧化鎢各自的優(yōu)點(diǎn)，本論文調(diào)研了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，將在石墨烯與三氧化鎢的研究基礎(chǔ)上，制備石墨烯基-三氧化鎢復(fù)合納米材料，并對(duì)它的結(jié)構(gòu)以

3、及形貌的進(jìn)行了表征，同時(shí)還做了LIBs的負(fù)極性能研究。內(nèi)容主要包括以下兩點(diǎn)：
　?。?）通過(guò)一種簡(jiǎn)便的方法，制備出了具有三明治結(jié)構(gòu)的石墨烯/三氧化鎢納米片（記為TTNPs-GS），該結(jié)構(gòu)由2D三氧化鎢納米片和石墨烯以層層交替的方式形成。當(dāng)其作為負(fù)極材料時(shí)，這種三明治結(jié)構(gòu)在賦予高導(dǎo)電性、調(diào)節(jié)大體積變化和實(shí)現(xiàn)大量離子傳輸路徑中起著至關(guān)重要的作用，從而使其有優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能。TTNPs-GS顯示出了高的可逆容量847mAh/g（理論容量為

4、693mAh/g）、高倍率性能（在電流密度為3600mA/g時(shí)仍有292mAh/g）和長(zhǎng)的循環(huán)壽命（以電流密度為1080mAh/g循環(huán)1000次后，可以保持615mAh/g的比容量，容量保持率為118.9％）。
　?。?）采用濕化學(xué)方法制備出徑向長(zhǎng)度為300～800nm的三氧化鎢納米卷，并使用聚乙烯吡咯烷酮充當(dāng)表面活性劑，將其均勻分散在石墨烯表面上，形成由石墨烯包裹的三氧化鎢納米卷的復(fù)合納米膜材料，并對(duì)其進(jìn)行顯微形貌的表征。結(jié)果表