Li4Ti5O12和石墨烯復(fù)合材料的研究及在混合超級(jí)電容器中的應(yīng)用.pdf

1、本文通過噴霧干燥-固相法制備了石墨烯片（GS）包覆納米Li4Ti5O12（LTO）的復(fù)合材料LTO@GS，該材料具備良好的電化學(xué)性能。制備方法具有且合成工藝簡便，原料成本低的特點(diǎn)，適合規(guī)模化生產(chǎn)。
　　首先探究了GS含量對(duì)LTO@GS復(fù)合材料物理性質(zhì)和電化學(xué)性能的影響。采用氧化石墨烯（GO），LiNO3和TiO2為原料，GO：LTO的質(zhì)量比為20:80，25:75，30:70和35:65，經(jīng)800℃焙燒3 h后，GS含量分別為0％

2、，1.93%，4.46%，6.63%。GS含量為0%時(shí)，得到的焙燒產(chǎn)物是2~3μm的LTO晶體，而含有一定量GS的LTO@GS復(fù)合材料呈現(xiàn)出浴花狀1.5~2.0μm的球形結(jié)構(gòu)，2~4 nm的GS片層像花瓣一樣構(gòu)建疏松的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，粒徑為20~40 nm左右的LTO晶體生長在GS片層上。其中GS含量為1.93%的LTO@GS電化學(xué)性能綜合表現(xiàn)最優(yōu)，1 C下放電容量為174.4 mAh/g，40 C容量保持率為51.9%。
　　將LTO

3、@GS（1.93%）用作混合超級(jí)電容器負(fù)極材料，采用有機(jī)電解液，構(gòu)建了LTO@GS（1.93%）/AC混合超級(jí)電容器，其能量密度是雙電層電容器AC/AC的4倍多。當(dāng)能量密度為29.2 Wh/kg時(shí)，其功率密度達(dá)到58.4 W/kg，當(dāng)功率密度達(dá)到1782.7 W/kg時(shí)候，其能量密度仍有13.4 Wh/kg。此外，LTO@GS（1.93%）/AC混合超級(jí)電容器在80 C下循環(huán)15000次，放電容量幾乎無衰減，表現(xiàn)出超長的循環(huán)壽命。

4、>　　此外，為了減少GO的消耗量和避免有害氣體的產(chǎn)生，本文進(jìn)一步探究了鋰源（LiNO3，LiOH，LiAc，Li2CO3）和焙燒氣氛（Ar，Ar/H2）對(duì)LTO@GS復(fù)合材料微觀形貌，成相機(jī)理，以及電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，LiNO3和LiOH比LiAc和Li2CO3作為鋰源更容易在焙燒過程中得到LTO純相，其原因可能是LiAc和Li2CO3的陰離子含有羧基官能團(tuán)，可以與GO上的羥基、羧基等官能團(tuán)形成較強(qiáng)作用力的氫鍵，使得復(fù)合材料內(nèi)部