磷酸鐵鋰-石墨烯復(fù)合正極材料研究.pdf

1、磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為鋰離子動力電池的首選正極材料具有價格低廉、環(huán)境友好、高安全性、突出的循環(huán)性能等優(yōu)點(diǎn)，已成為目前競相研究的熱點(diǎn)之一。然而 LiFePO4低的電子導(dǎo)電率和鋰離子擴(kuò)散速率導(dǎo)致其在大電流充放電時性能較差，嚴(yán)重制約了LiFePO4材料在動力電池領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。本論文研究了磷酸鐵鋰碳包覆用新型碳源—石墨烯（RGO）的綠色、高效合成；機(jī)械混合法制備磷酸鐵鋰/石墨烯（LiFePO4/RGO）復(fù)合材料及其電化學(xué)性能；以氧化石

2、墨烯為碳源，一步法、原位包覆制備LiFePO4/RGO復(fù)合材料及其電化學(xué)性能。具體研究內(nèi)容如下：
　　1、研究了氫氧化亞鐵還原氧化石墨烯的作用效果和反應(yīng)機(jī)理。在室溫及氮?dú)鈿夥障拢褂脷溲趸瘉嗚F還原氧化石墨烯制備石墨烯。通過XRD、SEM、RAMAN、UV-Vis和 TG等分析表征手段對石墨烯的結(jié)構(gòu)及形貌進(jìn)行表征。結(jié)果表明，氧化石墨烯被氫氧化亞鐵還原之后，羧基、羥基、羰基以及環(huán)氧基等含氧基團(tuán)數(shù)量明顯減少，材料的熱穩(wěn)定性增加。上述工作

3、表明與傳統(tǒng)的水合肼、硼氫化鈉、氫醌等還原劑相比，氫氧化亞鐵實(shí)現(xiàn)了對氧化石墨烯的綠色、高效、廉價還原。
　　2、以石墨烯為碳源開展了LiFePO4碳包覆改性研究。采用高功率超聲法制備石墨烯乙醇分散系，SEM和 AFM結(jié)果表明，石墨烯在乙醇中經(jīng)過超聲處理實(shí)現(xiàn)了較好的剝離。采用機(jī)械混合法制備得到LiFePO4/RGO復(fù)合材料，測試結(jié)果表明，石墨烯沒有改變磷酸鐵鋰的晶體結(jié)構(gòu)且石墨烯在磷酸鐵鋰顆粒間分布均勻，進(jìn)而改善了復(fù)合材料的倍率性能和循

4、環(huán)性能。
　　3、研究了以氧化石墨烯為碳源的LiFePO4原位碳包覆改性方法。采用高功率超聲法分別制備了氧化石墨烯水、乙醇和二甲基甲酰胺（DMF）分散系，SEM和AFM結(jié)果表明，氧化石墨烯在水、乙醇和 DMF中實(shí)現(xiàn)了單層剝離。在還原氣氛下采用高溫固相一步合成法制備LiFePO4/RGO復(fù)合材料。XRD和SEM分析結(jié)果表明，在該實(shí)驗(yàn)條件下，氧化石墨烯被還原為石墨烯同時實(shí)現(xiàn)了對磷酸鐵鋰顆粒的原位均勻包覆并形成了三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。電化學(xué)測試