石墨烯基-錳氧化物復(fù)合材料的制備及其在鋰-鋼離子電池中的應(yīng)用.pdf

1、以石墨為負(fù)極材料的商業(yè)化鋰離子電池，由于其較低的理論比容量(372mAh g-1)，逐漸不能滿足快速發(fā)展的電子產(chǎn)業(yè)的需求，所以，研發(fā)高性能鋰離子電池負(fù)極材料迫在眉睫。與此同時(shí)，由于鈉元素豐富的儲(chǔ)存量、低廉的價(jià)格，鈉離子電池吸引了越來越多的研究興趣。縱觀近幾年電池負(fù)極材料的發(fā)展，可以看出錳基金屬氧化物因其具有理論比容量大、自然界儲(chǔ)量豐富、對(duì)環(huán)境無污染等系列優(yōu)點(diǎn)而倍受國內(nèi)外研究學(xué)者青睞。本文以錳氧化物為研究對(duì)象，石墨烯為改性材質(zhì)，通過水熱等

2、簡單方法制備出不同形貌的石墨烯基/錳氧化物復(fù)合材料，當(dāng)用作鋰/鈉離子電池電極時(shí)，復(fù)合材料展示了優(yōu)異的循環(huán)性能和倍率性能，主要研究內(nèi)容如下:
　　1.以二氧化錳為前驅(qū)體，利用水熱結(jié)合高溫煅燒法合成了MnO納米線均勻的擔(dān)載在石墨烯片層上的MnO/石墨烯(MnO/GR)復(fù)合材料。MnO/GR復(fù)合電極展現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能:在100mA g-1恒流測試條件下，經(jīng)過100圈充放電后MnO/GR復(fù)合電極的放電比容量依舊可以達(dá)到1006mAh g

3、-1;同時(shí)，此復(fù)合材料也表現(xiàn)出良好的儲(chǔ)鈉性能:在50mA g-1恒流測試條件下，經(jīng)過100圈循環(huán)后放電的比容量能夠維持在191mAh g1。
　　2.以二氧化錳為前驅(qū)體、葡萄糖為碳源，采用模板法制備出Mn3O4/多孔石墨烯(Mn3O4/pGR)復(fù)合材料。將其作為鋰離子電池的負(fù)極材料進(jìn)行儲(chǔ)鋰性能研究，結(jié)果表明:在100mA g-1恒流電流密度測試條件下，經(jīng)過100圈充放電后Mn3O4/pGR復(fù)合電極的放電比容量依舊可以達(dá)到790mA

4、h g-1，是相同條件下Mn3O4納米線放電比容量(412mAh g-1)的1.9倍和pGR放電比容量(229mAh g-1)的3.4倍。將其用作鈉離子電池負(fù)極材料進(jìn)行儲(chǔ)鈉特性分析，結(jié)果表明:在50mAg-1恒流測試條件下，經(jīng)過50圈的測試后，充放電的比容量能夠維持在229和232mAh g-1，庫倫效率高達(dá)99％，而且其放電比容量約為Mn3O4材料(93mAh g-1)的2.5倍。
　　3.利用水熱結(jié)合真空抽濾法，制備了CoMn

5、2O4/石墨烯/碳納米管膜材料(CoMn2O4/GR/CNTs)以及Co3O4/石墨烯/碳納米管(Co3O4/GR/CNTs)膜材料。這種自支撐薄膜材料能夠直接壓在泡沫鎳上，簡化了極片的制備過程。兩種材料都表現(xiàn)出優(yōu)異的儲(chǔ)鋰性能:在電流密度為100mA g-1的測試條件下經(jīng)過55圈的循環(huán)之后CoMn2O4/GR/CNTs放電比容量維持在881mAh g-1，相同的測試條件下Co3O4/GR/CNTs放電比容量能達(dá)到863mAh g-1，相