球磨對(duì)石墨烯納米片形態(tài)及電容性能影響研究.pdf

1、超級(jí)電容器是繼鋰離子電池之后的又一新型儲(chǔ)能元件，近幾年來(lái)逐漸成為新能源研究的熱點(diǎn)。多孔碳材料由于具有較高的比表面積和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)而被廣泛地用作超級(jí)電容器電極材料，但是由于其導(dǎo)電性較差、孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因限制了其在超級(jí)電容器中的廣泛應(yīng)用。石墨烯作為一種單層的二維碳原子層，由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、導(dǎo)電性好、比表面積大而成為超級(jí)電容器電極材料的最佳選擇之一。
　　 本文以天然鱗片石墨和人造石墨為原料，通過(guò)氧化-熱膨脹的方法制備出膨脹石墨，并在此

2、基礎(chǔ)上采用球磨法獲得石墨烯納米片，研究了石墨烯納米片作為超級(jí)電容器電極材料的性能。對(duì)樣品的形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡、X射線衍射、氮吸附比表面積測(cè)試、傅立葉紅外光譜和拉曼光譜測(cè)試。在質(zhì)量濃度為30％的KOH水溶液中進(jìn)行了電化學(xué)充放電測(cè)試、循環(huán)伏安和交流阻抗測(cè)試。
　　 研究表明，以不同原料制備的膨脹石墨都具有蠕蟲(chóng)狀多孔結(jié)構(gòu)，膨脹人造石墨的體積膨脹倍率遠(yuǎn)小于膨脹天然石墨，但其比表面積卻高于后者，分別為524m2·g

3、-1和358m2·g-1。在相同充放電條件下，膨脹人造石墨電極的比電容量比膨脹天然石墨電極高，在100mA·g-1的電流密度下分別達(dá)到196F·g-1和157F·g-1，但隨著電流密度逐漸增大到2000mA·g-1，前者的容量保持率低于后者。球磨后膨脹石墨的蠕蟲(chóng)狀結(jié)構(gòu)遭到破壞，形成片層狀結(jié)構(gòu)，隨著球磨時(shí)間延長(zhǎng)，碳原子堆垛層數(shù)先減少后增加，球磨3h樣品堆垛層數(shù)最少，電鏡照片顯示其結(jié)構(gòu)為相互堆疊的石墨烯納米片。球磨后，且隨著球磨時(shí)間延長(zhǎng)，樣