鋰離子電池負極材料鐵氧化物的制備及復(fù)合化改性研究.pdf

1、隨著鋰離子電池在電動、混合動力車輛方面需求的不斷增加，選擇具有高容量、長循環(huán)壽命、高安全性的鋰離子電池負極材料越來越受到關(guān)注。目前，過渡金屬氧化物因其高的比容量而受到廣泛的研究。而在過渡金屬氧化物體系中，鐵氧化物被認為是一種極具應(yīng)用前景的鋰離子電池負極材料，因為它理論容量高、成本低廉、資源豐富、環(huán)境友好等等。但其固有的低導電性、脫嵌鋰過程中存在較大的體積收縮和膨脹以及較大的電壓滯后等，導致了鐵氧化物差的循環(huán)穩(wěn)定性和較低的首次庫倫效率，限

2、制了其在商業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。本論文旨在改善鐵氧化物鋰離子電池負極材料循環(huán)穩(wěn)定性差以及首次庫倫效率低的問題，采用復(fù)合化手段對其進行改性，主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　(1)采用傳統(tǒng)的銀鏡反應(yīng)法，通過對預(yù)先水熱合成的Fe2O3納米棒進行表面包覆，制備了Fe2O3@Ag異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒復(fù)合材料。Ag納米粒子的包覆大大提高了Fe2O3納米棒的導電性，從而使Fe2O3納米棒電極的電化學性能獲得了較大的改善。在0.1C的充放電倍率下，復(fù)合材料電極

3、在經(jīng)歷50個循環(huán)之后，仍然保持631.3mAhg-1的可逆容量，而且首次庫倫效率獲得了巨大的提高，達到83.5％。
　　(2)采用靜電吸引作用及隨后的水合肼還原，以預(yù)先溶劑熱法合成的中空結(jié)構(gòu)Fe3O4微球和氧化石墨烯為原材料，制備出了石墨烯納米片包裹的中空結(jié)構(gòu)Fe3O4微球(GE-H-Fe3O4-MS)非原位復(fù)合材料。石墨烯納米片良好的導電性以及對應(yīng)力的緩沖作用在一定程度上改善了材料的電化學性能，在200 mA g-1的充放電倍率

4、下，非原位復(fù)合材料電極經(jīng)過80個循環(huán)后，可逆容量為471.9mAhg-1，遠高于單純H-Fe3O4-MS材料電極。
　　(3)采用簡單的一步溶劑熱法及隨后的高溫退火，制備了等級結(jié)構(gòu)的Fe3O4微球/石墨烯納米片（H-Fe3O4-MS/GNS）原位復(fù)合材料。該復(fù)合材料中，石墨烯和Fe3O4微球是通過強烈的共價耦合聯(lián)系在一起的，兩者的協(xié)同效應(yīng)使得復(fù)合材料擁有優(yōu)異的電化學性能。在200和500 mA g-1的充放電倍率下，經(jīng)過70個循環(huán)