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文檔簡介
1、石墨烯是一種碳原子以sp2雜化軌道呈蜂巢晶格排列構(gòu)成的單層二維材料,具有優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)以及熱學(xué)性能,是與電化學(xué)活性物質(zhì)復(fù)合的理想基體,在鋰(鈉)離子電池電極材料上具有良好的應(yīng)用前景。
本文通過水(溶劑)熱法,制備石墨烯基負極、正極復(fù)合材料,詳細研究了石墨烯的引入對材料微觀結(jié)構(gòu)的影響,復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能之間的關(guān)系,并探索了石墨烯在改善正、負極材料儲鋰(鈉)性能上的作用機理。
電極材料的微觀結(jié)構(gòu)對其性能有很大
2、影響,利用石墨烯(G)可以獲得具有特殊微觀形貌的電極材料。本文采用一步水熱法制備了超薄NiS/G二維復(fù)合材料,并詳細分析了其生長機理。相對于單純NiS展現(xiàn)出的由納米棒團聚而成的納米花形結(jié)構(gòu),NiS/G復(fù)合材料展現(xiàn)出獨特的片-片復(fù)合二維層狀結(jié)構(gòu),NiS片層厚度小于5 nm,石墨烯層數(shù)小于8層。研究發(fā)現(xiàn),在水熱反應(yīng)過程中,石墨烯表面的含氧殘基與NiS納米棒表面的含硫殘基形成新的共價鍵,將NiS納米棒逐步剝離成納米片,形成新型超薄二維復(fù)合材料
3、。
本文研究了NiS/G復(fù)合物作為負極材料在鋰離子及鈉離子電池上的應(yīng)用。研究表明,在儲鋰方面,NiS/G復(fù)合物在50 mA/g充放電流密度下,經(jīng)過100次循環(huán)依然保持481 mAh/g的可逆容量,高達其理論容量(約500 mAh/g)的96.2%;而單純NiS在10次循環(huán)后容量迅速衰減為140 mAh/g。在儲鈉方面,NiS/G復(fù)合物在400 mA/g的充電流密度下經(jīng)過10次循環(huán)后,容量保持在150 mAh/g以上,而單純Ni
4、S則不到80 mAh/g。在負極復(fù)合材料中,石墨烯不僅可以緩沖充放電過程中的體積效應(yīng),還能形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)提升導(dǎo)電性,并且在長時間循環(huán)過程中保持材料良好的分散性,從而顯著提高材料的循環(huán)穩(wěn)定性及倍率性能。
本文采用溶劑熱法合成了LiFePO4/G復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn),LiFePO4顆粒均勻地鑲嵌在石墨烯片層上,尺寸在100 nm以下。在5C電流密度下,LiFePO4/G復(fù)合材料的可逆容量高達105 mAh/g,而單純LiFePO4僅有
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