石墨烯鋰電池負極材料的靜電植絨制備方法及電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子電池具有比容量高、工作電壓高、循環(huán)壽命長等一系列優(yōu)點，這些性能使得鋰離子電池在電動汽車、移動通訊設(shè)備電源等領(lǐng)域中得到了很好的運用。最近幾年來，一些電力設(shè)備的發(fā)展對鋰離子電池的功率和能量密度等性能提出了更高的要求。一方面，目前商業(yè)化應(yīng)用的石墨負極材料比容量一般都較低（372 mAhg-1），限制了鋰離子電池電化學(xué)性能的提高；另一方面，傳統(tǒng)鋰電池電極片制備周期長、工藝復(fù)雜、涂層時電池的厚度不易控制，以上兩方面問題一直是鋰電行業(yè)長期需要

2、解決的問題。針對上述問題，研究出新型的高容量鋰離子電池負極材料并采用簡便方法進行電池制作生產(chǎn)是非常必要的。石墨烯是石墨的單層或多層分子層狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)不易被破壞，具有良好導(dǎo)電性能、儲鋰性能、比容量高等優(yōu)點，是當(dāng)前科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點。靜電植絨法是一種簡單有效方法，同時具有效率高、成本低、設(shè)備簡單等特點，因而將該方法運用到鋰電池電極片的制作過程將是一個很好的應(yīng)用。本文采用自己制備的石墨烯為研究對象，用靜電植絨制備電極片為方法，再用冷凍干燥的干

3、燥方法制備了多孔石墨烯，進而提高了鋰離子電池的比容量、循環(huán)性能和倍率性能。具體研究內(nèi)容如下：
　?。?）采用改進的Hummers方法，將天然石墨進行氧化化石墨，再經(jīng)過水洗至中性，干燥后300℃熱還原，得到層間距比較大的石墨烯。采用掃描電鏡、X射線衍射、原子力顯微鏡、拉曼光譜、紅外光譜等表征手段分析表明，制得的石墨烯充滿彎曲、褶皺，層間距變大，并完全解離成了單層或多層無序堆積的石墨烯片。
　?。?）以制備的石墨烯為原料，采用涂

4、層法和靜電植絨法分別制作了鋰離子電池的電極片，研究這兩種方法的工藝流程和電化學(xué)性能。研究表明靜電植絨法與涂層法相比，縮短了電極片的制作工程，彌補了傳統(tǒng)涂層對電極片厚度的不可掌控性，工藝流程簡單可控，制得電池的首次充放電提高了158.4m Ahg-1，30次循環(huán)后仍能得到穩(wěn)定的比容量，靜電植絨法制得的鋰離子電池可以達到傳統(tǒng)涂層制得的鋰電池電化學(xué)性能的效果。
　　（3）采用冷凍干燥方法對氧化石墨烯溶液進行干燥，再通過熱還原得到高質(zhì)量的