能源儲存用TiO2與石墨烯-Ni(OH)2電極材料.pdf

1、隨著時代的發(fā)展與社會的進步，傳統(tǒng)化石能源逐步衰竭，并逐漸加重環(huán)境負擔，能源問題已經(jīng)成為全人類不得不面對的問題之一。鋰離子電池與超極電容器作為目前研究領(lǐng)域最為活躍的兩種電化學儲能裝置，表現(xiàn)出優(yōu)異的功率密度、循環(huán)可逆性，被認為是最具競爭力的能量存儲裝置。
　　本文以四異丙氧基鈦酸(TTIP)作為TiO2合成的有機鈦源，草酸為TTIP水解的抑制劑，聚乙烯醇(PVA)為包覆碳源，采用噴霧干燥法結(jié)合固相燒結(jié)法制備出了單純和碳包覆TiO2鋰離

2、子電池負極材料，理論比容量為335mAh/g。采用TG-DTA、XRD、EDX-SEM、TEM和電化學方法對材料進行結(jié)構(gòu)、形貌和電化學性能研究。
　　測試結(jié)果表明，經(jīng)過350～500℃煅燒4h后制備出了典型的銳鈦礦結(jié)構(gòu)的α-TiO2顆粒，該顆粒為表面光滑、分散度好、球形度極高、微米級的結(jié)構(gòu)。經(jīng)過400℃煅燒4h后的樣品具有相對最優(yōu)的電化學性能。在0.5、1、2、5和10C倍率下，首圈放電比容量分別為175.7、161.5、146.

3、9、120.8和90.6mAh/g，經(jīng)過50圈循環(huán)后，容量保持率分別可以達到82.2、85.1、88.9和90.8％。通過10wt.％ PVA碳包覆后的TiO2，降低了充放電過程中電極的極化程度，提高了大電流密度下的循環(huán)性能。與未包覆材料相比，在10C高倍率下充放電250次循環(huán)后，室溫時比容量從75.8提高到了93.2mAh/g，容量保持率從75.8％提高到了82.9％;0℃時10C倍率充放電250次后，比容量從66.6提高到79.8m

4、Ah/g;40℃時，10C倍率下的比容量從77.6提高到82.8mAh/g。
　　本文以氧化石墨烯分散液為溶劑、NiCl2·6H2O為Ni源、氨水為沉淀劑、抗壞血酸為還原劑，采用水熱合成法制備出了還原氧化石墨烯(rGONS)/Ni(OH)2超級電容器正極材料。采用XRD、SEM、FT-IR和電化學方法對材料進行結(jié)構(gòu)、形貌和電化學性能研究。
　　測試結(jié)果表明，石墨烯的加入大大提高了單純Ni(OH)2的比電容，抗壞血酸有效地將氧

5、化石墨烯(GO)還原成rGONS，降低了GO表面官能團影響其電導率的缺點，同時也利用了含氧官能團通過靜電力和配位作用吸引金屬離子的作用，使得復合物結(jié)合的更加緊密，提高了電化學性能。通過三組比較實驗，優(yōu)化后的水熱合成條件為:0.5mg/mL氧化石墨烯分散液，4mmol NiCl2·6H2O添加量，0.1g抗壞血酸作為還原劑，2ml氨水作為沉淀劑，在140℃下保溫8h。在1mol/L KOH電解液中測試，在各種電流密度下rGONS/Ni(O