新型碳材料及其復(fù)合材料的制備與電化學(xué)性能研究.pdf

1、鋰離子二次電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，已成為最具潛能的儲(chǔ)能裝置。商業(yè)化石墨碳材料作為鋰離子電池負(fù)極材料具有良好的循環(huán)性能，但比容量較低，不能滿(mǎn)足當(dāng)前鋰離子電池的發(fā)展需要，迫切需要進(jìn)行新型高容量負(fù)極材料的研究和探索。過(guò)渡金屬物的比容量較高，但是循環(huán)性能和倍率性能都很差。為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們已經(jīng)開(kāi)始研究碳材料與金屬氧化物形成納米復(fù)合材料來(lái)改善材料的鋰電性能。本文制備了新型的碳材料，以及以其為基底，采用不同的化學(xué)方法制備R

2、GO-CNTs-Co3O4、C-Co3O4-FGS及MCNTs-Fe2O3復(fù)合材料，并研究了樣品的電化學(xué)性能。
　　利用低溫水熱反應(yīng)和低溫?zé)崽幚硐嘟Y(jié)合的方法制備了還原氧化石墨烯(RGO)、碳納米管(CNTs)和Co3O4的三元納米復(fù)合材料(RGO-CNTs-Co3O4)。反應(yīng)過(guò)程中，利用肼作為還原劑，將氧化石墨還原成石墨烯，同時(shí)作為沉淀劑與硝酸鈷反應(yīng)，在石墨烯和CNTs表面生成氫氧化鈷，經(jīng)低溫?zé)崽幚淼玫絉GO-CNTs-Co3O4

3、三元復(fù)合材料。對(duì)樣品進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試，在電流密度為100 mA/g時(shí)，三元復(fù)合材料的首次放電比容量達(dá)1650 mA·h/g，在50次充放電循環(huán)后其比容量仍保持在1261 mA·h/g，容量保持率仍為76.4％，第五次至第五十次的容量保持率接近于100%。
　　采用簡(jiǎn)單的兩步水熱法，合成了碳包覆的四氧化三鈷與石墨烯復(fù)合材料，通過(guò)掃描SEM、TEM及XRD對(duì)樣品的形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。結(jié)果顯示，碳化的葡萄糖微球完全包覆了Co3O4粒子，

4、并且較均勻的負(fù)載在片層石墨烯片表面及片層間。C-Co3O4-FGS復(fù)合材料在100 mA/g電流密度下，在50次充放電循環(huán)后其比容量仍保持在844 mA·h/g，性能遠(yuǎn)優(yōu)于單一的FGS、Co3O4以及Co3O4-FGS，說(shuō)明C-Co3O4-FGS復(fù)合材料是一種有應(yīng)用潛力的負(fù)極材料。
　　制備了新型介孔碳納米管(MCNTs)復(fù)合材料，并研究了電化學(xué)性能。用溶劑熱法，以乙二醇作為碳源，醋酸鋅為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，合成了高比表面積的新型介孔碳納