鐵氧化物石墨烯復(fù)合材料的制備及其在鋰離子電池中的應(yīng)用.pdf

1、在鋰離子電池中，電極材料，無論是正極還是負(fù)極，都占據(jù)著非常重要的角色。很多過渡金屬的氧化物在理論研究上都取得了非常重要的成果，作為負(fù)極材料有著非常高的容量，如Si、Sn等。在眾多有潛力的負(fù)極材料中，鐵氧化物由于其高容量、低成本、環(huán)境友好以及自然界中含量豐富而吸引了眾多研究者的關(guān)注。然而，鐵氧化物材料仍然存在著由于循環(huán)過程中結(jié)構(gòu)粉碎而造成的容量衰減過快的問題。目前，已經(jīng)有研究者提出了包覆石墨烯的方法來提高氧化鐵作為負(fù)極時電化學(xué)循環(huán)過程中的

2、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，來降低體積膨脹問題，同時改善其循環(huán)穩(wěn)定性。石墨烯有著非常理想的高的表面積，非常高的導(dǎo)電性，良好的化學(xué)穩(wěn)定性和非常高的機(jī)械強(qiáng)度，因此石墨烯是電化學(xué)中優(yōu)良的電極材料的候選者。包覆有石墨烯層的金屬氧化物納米顆粒的復(fù)合材料，相比于裸露的純金屬氧化物材料以及純石墨烯顯示出了明顯的電化學(xué)性能提高。石墨烯在復(fù)合材料中起到很多作用，如能夠防止納米顆粒團(tuán)聚，有效地防止循環(huán)過程中材料的體積膨脹。本論文主要以Fe2O3和Fe3O4的純材料及其石墨

3、烯復(fù)合材料為研究對象，測試了其電化學(xué)循環(huán)性能，并進(jìn)行對比分析。
　　(1)以KMnO4、石墨粉和濃H2SO4為原料，采用改進(jìn)的Hummers方法制備出層數(shù)較少的GO，厚度在0.35-1 nm之間，上面富含大量的含氧官能團(tuán)。然后用水合肼作為還原劑，除去上面的含氧官能團(tuán)，將GO還原成rGO。
　　(2)以FeCl3·6H2O、C6H12N4、 C6H8O6和GO為原料，采用水熱法在不同溫度下制備出兩種介孔中空球α-Fe2O3/r

4、GO納米復(fù)合材料。相同的方法制備出兩種不含石墨烯的純材料α-Fe2O3。在電流密度為200 mA g-1時，180℃條件下制備的復(fù)合材料α-Fe2O3/rGO首次放電比容量能夠達(dá)到1250 mAh g-1，經(jīng)過70周循環(huán)，復(fù)合材料的放電容量依然能夠穩(wěn)定在800 mAh g-1。
　　(3)以FeCl3·6H2O、NH3·H2O為原料，H2O和(HOCH2)2為溶劑，采用溶劑熱法制備納米復(fù)合材料Fe3O4/rGO。相同的方法制備不含