雜多酸復(fù)合材料的制備及其在鋰離子電池中研究.pdf

1、雜多酸又名多金屬氧簇(POM)，是一類結(jié)構(gòu)多樣、功能豐富的單分子簇合物，在催化、電化學(xué)、儲(chǔ)能、光化學(xué)、離子導(dǎo)體及磁等方面均展現(xiàn)出優(yōu)異性質(zhì)及廣闊的應(yīng)用前景。因此，利用其獨(dú)特的功能和結(jié)構(gòu)特性，實(shí)現(xiàn)多金屬氧簇的材料化和器件化變得尤為重要。但是雜多酸在擁有高的儲(chǔ)鋰能力的同時(shí)，其自身也有一些缺陷，例如導(dǎo)電能力差且亦溶解于LiPF6電解液，這些缺點(diǎn)都制約著雜多酸在鋰離子電池正極材料中的應(yīng)用。所以怎樣彌補(bǔ)這些不足，實(shí)現(xiàn)雜多酸復(fù)合材料在電化學(xué)中的應(yīng)用成

2、為多金屬氧簇學(xué)科中的研究重點(diǎn)。
　　(1)Keggin型的磷鎢酸是多金屬氧簇的一種，能夠可逆得失一個(gè)或數(shù)個(gè)電子而保持結(jié)構(gòu)不變，具有較高的儲(chǔ)鋰的性質(zhì)，將其作為鋰離子電池的正極材料制備鋰離子電池時(shí)，因其導(dǎo)電性能差，近乎絕緣體，我們將導(dǎo)電聚合物聚苯胺和磷鎢酸通過(guò)靜電作用力復(fù)合，聚苯胺陽(yáng)離子團(tuán)和去氫離子的磷鎢酸陰離子團(tuán)相結(jié)合形成[(C6H5N)6(PW12040)3-]n復(fù)合材料，但是通過(guò)測(cè)試，這樣的復(fù)合材料仍能和純磷鎢酸一樣易溶解于Li

3、PF6電解液，我們又將PANI/PW12復(fù)合材料負(fù)載到具有超大的比表面積及優(yōu)異的電學(xué)和機(jī)械性能的石墨烯上，通過(guò)水熱反應(yīng)，制備出rGO@PANI/PW12復(fù)合材料，再進(jìn)行一系列的形貌和結(jié)構(gòu)表征，如紅外、XRD、拉曼、熱重等，最后將這樣的復(fù)合材料制備成2032型鋰離子電池，通過(guò)高性能電池檢測(cè)系統(tǒng)測(cè)其電化學(xué)性質(zhì)，通過(guò)檢測(cè)我們得出:分別在50mA/g、100mA/g、200mA/g、500mA/g、1A/g、2A/g、50mA/g的不同電流密度

4、下，其放電比容量依次為280mAh/g、270mAh/g、230mAh/g、190mAh/g、155mAh/g、127mAh/g、280mAh/g、275mAh/g。
　　(2)通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)如果利用堿金屬陽(yáng)離子修飾到雜多酸陰離子團(tuán)上，可以得到雜多酸鹽，經(jīng)過(guò)測(cè)試這樣的雜多酸鹽基本不溶解于LiPF6電解液，且堿金屬陽(yáng)離子Cs+和雜多酸結(jié)合其形貌不同。由于所制備的雜多酸鹽依然是導(dǎo)電性能差，所以我們還是通過(guò)水熱法包覆石墨烯，制備出

5、石墨烯/雜多酸鹽復(fù)合材料，這樣的復(fù)合材料導(dǎo)電性、循環(huán)穩(wěn)定性、放電比容量都比較優(yōu)異，同樣我們也進(jìn)行了如掃描、透射、紅外、XRD、拉曼、熱重等表征，再將其制備成鋰離子電池測(cè)其電化學(xué)性能，通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)在50mA/g的電流密度下其放電比容量達(dá)到了240mAh/g，再在1A/g的電流密度下進(jìn)行了700圈的長(zhǎng)循環(huán)性能測(cè)試，開始時(shí)放電比容量達(dá)到了120mAh/g，經(jīng)過(guò)了700圈的放電比容量依然有100mAh/g。
　　(3)前面兩部分中我們都利

6、用水熱反應(yīng)，在制樣的過(guò)程中周期長(zhǎng)、能耗大。在第三部分中我們利用磷鉬酸強(qiáng)的氧化性質(zhì)，將磷鉬酸、苯胺、石墨烯三者原位一步反應(yīng)，制備出rGO@PANI/PMo12復(fù)合材料，它是一種三維的三明治結(jié)構(gòu)，這樣的結(jié)構(gòu)有利于阻止石墨烯π-π效應(yīng)引起的團(tuán)聚，并且可以撐開石墨烯的層間距，增大了3D海綿石墨烯的比表面積從而為更多鋰離子嵌入/嵌出正極材料提供了位置，從而提高了用該rGO@PANI/PMo12復(fù)合材料放電比容量。在0.1C的倍率下，其放電比容量達(dá)