銅基氧化物-石墨烯復(fù)合材料的制備及其在鈉離子電池中的應(yīng)用.pdf

1、鈉元素由于資源豐富(2.74％)并且具有價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，使得其最有可能解決目前國(guó)際社會(huì)均面臨的鋰資源匱乏的困境，成為可以替代鋰的新型電極材料。但因理論比容量小且半徑大于鋰離子（約55％）等缺點(diǎn)制約了其在工業(yè)上的應(yīng)用，故目前鈉離子電池發(fā)展所要面臨的是開(kāi)發(fā)高性能、可使鈉離子可逆脫嵌的負(fù)極電極材料。
　　鈉離子半徑較大使得工業(yè)化的石墨無(wú)法應(yīng)用在鈉離子電池負(fù)極材料中，而石墨烯材料具有較大的層間距可以為鈉離子的可逆脫嵌提供空間，但石墨烯材料

2、容量較低。而過(guò)渡金屬氧化物(MOx)理論容量較高，一直受到研究者們的關(guān)注，但在其循環(huán)過(guò)程中存在體積膨脹的問(wèn)題進(jìn)而導(dǎo)致儲(chǔ)鈉性能大幅度降低。因此我們采用容量較高且價(jià)格低廉的銅基氧化物與石墨烯進(jìn)行復(fù)合，在提高石墨烯容量的同時(shí)可以緩解銅基氧化物的體積膨脹問(wèn)題。本論文采用容量較高、價(jià)格低廉的銅基氧化物與石墨烯復(fù)合或通過(guò)碳包覆的方法制備了Cu2O/rGO、CuO/rGO、Cu2O/C和CuO/C電化學(xué)性能優(yōu)良的負(fù)極材料。
　　以醋酸銅、GO作

3、為合成原料，采用水熱法一步合成Cu2O/rGO水凝膠。Cu2O納米粒子的平均粒徑為100nm，均勻分散在3D結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀石墨烯片層上。電化學(xué)性能測(cè)試表明:在50mA/g的電流密度下循環(huán)100次后最終容量為260.4mA h/g，特別是在30-2000mA/g的不同電流密度下，在經(jīng)過(guò)大電流循環(huán)后將電流密度降至30mAh/g，其電流密度回升至301.2mA h/g，顯示出的性能明顯高于石墨烯。
　　以醋酸銅、GO作為合成原料，異丙醇為溶

4、劑及反應(yīng)的還原劑，采用水浴法在83℃水浴鍋中中一步合成CuO/rGO復(fù)合材料。CuO納米粒子的平均粒徑為100nm，均勻分散石墨烯片層上。電化學(xué)性能測(cè)試表明:在50mA h/g的電流密度下循環(huán)100次后最終容量為237.6mA h/g，在30-2000mA/g的不同電流密度下，經(jīng)過(guò)大電流循環(huán)后將電流密度降至30mAh/g，其電流密度回升至309.2mA h/g，顯示出的性能明顯高于石墨烯。
　　銅基氧化物與石墨烯之間的界面交互作用

5、使其擁有良好的電化學(xué)性能，但未與石墨烯相互作用的銅基氧化物易發(fā)生團(tuán)聚進(jìn)而影響儲(chǔ)鈉性能，故本實(shí)驗(yàn)采用碳包覆的方式來(lái)提高其性能。采用硫酸銅、葡萄糖為原料，水熱法一步合成Cu2O/C復(fù)合材料，Cu2O納米粒子成功的被碳材料包覆，包覆后粒子的平均粒徑為500nm，粒子粒徑大小均勻。電化學(xué)性能測(cè)試表明:在50mAh/g的電流密度下循環(huán)100次后最終容量為204.4mA h/g。
　　以硫酸銅、PVP為碳源，采用水熱法一步合成CuO/C復(fù)合材