石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對電化學性能的影響.pdf

1、石墨烯作為一種新興的材料,因其特殊的二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而具有非常優(yōu)異的力、熱、光、電性能,發(fā)展前景十分廣闊。化學剝離的方法是制備大量低成本石墨烯的有效手段。如何對石墨烯的形態(tài)進行有效控制,是目前研究工作的難點。我們通過控制石墨烯的來源,制備出了不同形貌結(jié)構(gòu)的石墨烯,并對其電化學性質(zhì)進行了表征。此外,以往研究石墨烯在鋰離子電池中的行為時,不可避免要通過壓片的方法制備負極材料,雖然這種方法得到的石墨烯表現(xiàn)出了很好的電化學性能,但這仍然只是石墨烯團

2、聚體的性質(zhì)。為了表征石墨烯的本征容量,我們通過向石墨烯片層中摻雜惰性物質(zhì)的方法來使石墨烯在壓片后依然維持單層的結(jié)構(gòu),進一步通過測量計算得到了石墨烯的理論容量。
　　 本文以天然石墨、納米石墨以及兩種不同粒徑的中間相瀝青炭微球FMGP、MGP為原料,通過化學氧化高溫熱膨脹還原的方法制備石墨烯。通過SEM、TEM、XRD分別表征了原料和石墨烯的形貌結(jié)構(gòu),并進行了充放電測試、循環(huán)伏安、交流阻抗來表征石墨烯微觀結(jié)構(gòu)對電化學性能的影響。研

3、究發(fā)現(xiàn),球狀原料制成的石墨烯的團聚形式以手風琴狀、書頁狀為主,片狀原料制得的石墨烯則以絮狀團聚體居多。石墨烯的可逆容量、庫倫效率、循環(huán)性能、儲鋰能力以及動力學性能等與石墨烯的層間距、有序度、片層大小有很大關(guān)系。層間距大,有序度低的石墨烯可逆容量較高,儲鋰能力強,其中,NanoG45可逆容量最高,為446mAh／g,比最低的NG45高23.3％,而NG45循環(huán)穩(wěn)定性較好,從第四次以后庫倫效率就可達到90％以上,這與它具有較大的SP2域有關(guān)