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文檔簡介
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)的復合材料LTO@GS,該材料具備良好的電化學性能。制備方法具有且合成工藝簡便,原料成本低的特點,適合規(guī)模化生產(chǎn)。
首先探究了GS含量對LTO@GS復合材料物理性質和電化學性能的影響。采用氧化石墨烯(GO),LiNO3和TiO2為原料,GO:LTO的質量比為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,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復合材料呈現(xiàn)出浴花狀1.5~2.0μm的球形結構,2~4 nm的GS片層像花瓣一樣構建疏松的導電網(wǎng)絡,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%)用作混合超級電容器負極材料,采用有機電解液,構建了LTO@GS(1.93%)/AC混合超級電容器,其能量密度是雙電層電容器AC/AC的4倍多。當能量密度為29.2 Wh/kg時,其功率密度達到58.4 W/kg,當功率密度達到1782.7 W/kg時候,其能量密度仍有13.4 Wh/kg。此外,LTO@GS(1.93%)/AC混合超級電容器在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,本文進一步探究了鋰源(LiNO3,LiOH,LiAc,Li2CO3)和焙燒氣氛(Ar,Ar/H2)對LTO@GS復合材料微觀形貌,成相機理,以及電化學性能的影響。結果表明,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,可以與GO上的羥基、羧基等官能團形成較強作用力的氫鍵,使得復合材料內部
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