鉍基負(fù)極材料的制備及電極性能的研究.pdf

1、氧化鉍（Bi2O3）被認(rèn)為是一種有應(yīng)用前景的鎳氫電池負(fù)極材料，具有低成本、低毒、安全性高等優(yōu)點(diǎn)。然而實(shí)際上有關(guān)于氧化鉍作為鎳氫電池負(fù)極材料的報(bào)道卻很少，本文圍繞氧化鉍材料的制備及其電極性能開(kāi)展了如下的工作：
　?。?）中空管狀結(jié)構(gòu)Bi2O3的合成及其電化學(xué)性能
　　本章中采用水熱法在不同條件（pH值，水熱溫度，水熱時(shí)間）下一步合成出Bi2O3粉體材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，材料的合成條件在一定程度上影響了氧化鉍的結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能。光

2、滑中空管狀結(jié)構(gòu)Bi2O3的最優(yōu)合成條件為：pH=13，水熱溫度為180℃，水熱反應(yīng)時(shí)間為15小時(shí)。中空管狀結(jié)構(gòu)Bi2O3用于鎳氫電池負(fù)極材料表現(xiàn)出了較好的電化學(xué)性能，最大放電容量為295mAh/g，在充放電循環(huán)50次后，容量保持率超過(guò)89%。
　?。?）鉍基/石墨烯復(fù)合材料的電極性能研究
　　本章節(jié)利用氧化石墨烯的大比表面積、高導(dǎo)電性和催化特性，改性堿式碳酸鉍（Bi2O2CO3）的形貌結(jié)構(gòu)，提高其導(dǎo)電性和反應(yīng)活性點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)

3、改善材料的電極性能。在水熱條件下，納米Bi2O2CO3顆粒均勻地生長(zhǎng)在石墨烯表面，形成石墨烯改性堿式碳酸鉍復(fù)合材料。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，復(fù)合量為3wt%氧化石墨烯（TNGO）的樣品顯示了最高的首次放電容量（320mAh/g），但50次循環(huán)后，容量保持率僅為82%。復(fù)合3wt%高純還原石墨（TNPRGO）的樣品展示了最優(yōu)的循環(huán)穩(wěn)定性，其在60mA/g的電流密度下，循環(huán)50次后放電容量保持最大放電容量（305mAh/g）的87%。氧化石墨烯

4、改性堿式碳酸鉍復(fù)合材料電極最大放電容量的提高歸因于氧化石墨烯（TNGO）表面大量的官能團(tuán)起到催化作用，提高了電極材料的反應(yīng)活性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明高純還原石墨烯的復(fù)合有效改善了的電極的循環(huán)穩(wěn)定性，主要來(lái)源于高純還原石墨烯穩(wěn)定的物理化學(xué)結(jié)構(gòu)，為電極材料在充放電反應(yīng)過(guò)程中提供了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而提升了電極的循環(huán)穩(wěn)定性。
　?。?）納米結(jié)構(gòu)Bi2S3及其石墨烯復(fù)合材料
　　本文最后采用水熱法制備了納米棒狀和管狀的Bi2S3以及Bi2S3/

5、氧化石墨烯復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Bi2S3納米管的最大放電容量達(dá)到330mAh/g，50個(gè)循環(huán)后容量?jī)H為86mAh/g。雖然Bi2S3/石墨烯復(fù)合電極材料的最大放電容量為275mAh/g，但50個(gè)充放電循環(huán)后，放電容量仍然保持240mAh/g，容量保持率達(dá)到88%。復(fù)合電極材料良好的循環(huán)穩(wěn)定性能得益于氧化石墨烯的復(fù)合提供了穩(wěn)定的二維結(jié)構(gòu)，細(xì)化了硫化鉍的顆粒，大幅度提高材料的電導(dǎo)率和反應(yīng)活性點(diǎn)。而管狀Bi2S3在充電過(guò)程中結(jié)構(gòu)容易被破壞