鋰離子電池SnO2納米球-石墨烯復合材料的制備及其電化學性能的研究.pdf

1、近年來，便攜式電子設備和電動汽車的高速發(fā)展對于鋰離子電池的性能提出了更高的要求，從而推動了研究高比容量，長壽命鋰離子電池負極材料的研制。與商業(yè)化的石墨材料相比，二氧化錫具有更高的質量和體積比容量，但是，在鋰離子嵌入和脫出過程中二氧化錫的巨大體積膨脹會導致電極材料的粉化，從而使得鋰離子電池容量急劇衰減。通過構建特定的形貌結構及復合材料，能很大程度改善二氧化錫循環(huán)壽命短等缺陷。因此，研究二氧化錫的制備及作為鋰離子電池負極材料的應用具有重要的

2、意義。
　　本課題以SnO2納米球/石墨烯復合材料為研究對象，制備出了二氧化錫微球、石墨烯，及二氧化錫納米球與石墨烯的納米復合，在此基礎上，進一步研究了這些電極材料作為鋰離子電池負極材料的性能，通過實驗得到以下主要結果：
　　1)采用水熱法合成了SnO2微球，研究了乙醇/去離子水體積比和水熱反應時間對SnO2形貌影響。將最佳反應條件下的SnO2微球作為鋰離子電池負極材料進行電化學測試，結果顯示：在電流密度100mA/g下，S

3、nO2微球電極材料首次放電容量和充電容量分別為1546mAh/g和951mAh/g，首次庫倫效率為61％，經過30次的可逆循環(huán)后，電極材料仍保持有439mAh/g的放電容量。
　　2)以天然鱗片石墨為原料，采用改進的Hummers法制備出氧化石墨(graphite oxide,GO)，再通過高溫膨脹氧化石墨得到石墨烯。通過對石墨烯的結構、形貌和電化學性能進行研究，得出結果顯示高溫膨脹制備的石墨烯電極材料在電流密度100mA/g次下

4、，首次放電容量和充電容量達到了1259mAh/g和967mAh/g，經過30次可逆循環(huán)后，石墨烯電極材料放電容量保持在436mAh/g。
　　3)將SnO2與石墨烯進行微觀層面上的復合，成功制備出SnO2納米球/石墨烯的復合物材料。通過對SnO2納米球/石墨烯復合材料的結構、形貌和電化學性能進行了研究。結果表明，SnO2納米球與石墨烯表面的含氧官能團形成橋鍵，均勻分布在石墨烯和SnO2納米球之間，從而使石墨烯和SnO2納米球均勻復