金屬氧化物-石墨烯復合納米材料的制備及儲鋰性能研究.pdf

1、鋰離子電池(LIBs)因具有開路電壓高、能量密度高、使用壽命長、環(huán)境友好、自放電小等優(yōu)點已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于手機、手提電腦、相機和其他便攜式電子器件。目前商業(yè)化的石墨電極理論儲鋰容量較低，僅有372 mAh g-1，已不能滿足純電動汽車、混合電動汽車等新能源汽車對電池性能的需求。目前，由于金屬氧化物具有較高的理論容量，已經(jīng)被廣泛探索和研究，可惜的是在電池循環(huán)過程中有嚴重的體積效應(yīng)，金屬電極通常表現(xiàn)出較差的倍率性能，且循環(huán)壽命短。為了改善材

2、料的電化學性能，我們引入石墨烯，與金屬氧化物復合，制備出具有優(yōu)異電化學性能的復合材料。本文成功合成出SnO2/石墨烯、MnO2/石墨烯復合材料和G/A-Mn3O4復合材料，對復合材料進行了SEM、TEM等手段的表征，并進行了電化學性能測試。主要的內(nèi)容如下:
　　1.我們通過簡便的水熱反應(yīng)成功合成出SnO2/石墨烯復合納米材料。通過TEM圖片發(fā)現(xiàn)SnO2均勻分布于石墨烯表面，觀察到SnO2的尺寸只有4-5 nm。該材料表現(xiàn)出優(yōu)異的儲

3、鋰性能。在200 mAg-1電流密度下，循環(huán)80圈之后剩余容量1165.5 mAh g-1，與第二圈相比，可逆容量保留率高達98.2％。即使在500 mAg-1較高電流密度下，循環(huán)300圈之后剩余容量也有660.8 mAh g-1。如此高的可逆容量主要歸因于石墨烯的引入。此外，還進一步探究了電池的反應(yīng)機理。
　　2.我們首先用葡萄糖通過水熱反應(yīng)制備碳球，碳球與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在碳球表面生成層狀的MnO2外殼。然后再用石墨

4、烯包覆MnO2，最終獲得MnO2/石墨烯復合材料。在100 mA g-1電流密度下，循環(huán)150圈之后可逆容量達到806.4 mAh g-1。即使在大電流密度500 mA g-1下，200圈后容量仍保持在664.3 mAh g-1。優(yōu)異的循環(huán)性能主要是因為石墨烯擁有較大的比表面積可以緩解體積效應(yīng)，同時提高電極的導電性，從而提高材料的電化學性能。
　　3.我們首先通過用2 mol/L的NaOH溶液在室溫下簡單的腐蝕鋁錳合金，成功合成出