鋰離子電池SnO2納米球-石墨烯復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能的研究.pdf

1、近年來，便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車的高速發(fā)展對(duì)于鋰離子電池的性能提出了更高的要求，從而推動(dòng)了研究高比容量，長(zhǎng)壽命鋰離子電池負(fù)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(zhì)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(huì)導(dǎo)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(gòu)建特定的形貌結(jié)構(gòu)及復(fù)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(fù)極材料的應(yīng)用具有重要的

2、意義。
　　本課題以SnO2納米球/石墨烯復(fù)合材料為研究對(duì)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(fù)合，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究了這些電極材料作為鋰離子電池負(fù)極材料的性能，通過實(shí)驗(yàn)得到以下主要結(jié)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(yīng)時(shí)間對(duì)SnO2形貌影響。將最佳反應(yīng)條件下的SnO2微球作為鋰離子電池負(fù)極材料進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，結(jié)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(kù)倫效率為61％，經(jīng)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(jìn)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(duì)石墨烯的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行研究，得出結(jié)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(dá)到了1259mAh/g和967mAh/g，經(jīng)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(jìn)行微觀層面上的復(fù)合，成功制備出SnO2納米球/石墨烯的復(fù)合物材料。通過對(duì)SnO2納米球/石墨烯復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、形貌和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，SnO2納米球與石墨烯表面的含氧官能團(tuán)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(fù)