本文選題：鋰離子電池　切入點：石墨烯　出處：《天津大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：鋰離子電池具有開路電壓高、比能量高、使用壽命長、無記憶效應(yīng)以及自放電率小等優(yōu)點,目前已成為最重要的新能源之一。一方面,石墨烯的高電導(dǎo)率、超大的比表面積等特點,使其作為復(fù)合材料的基體用作鋰離子電池負極材料具有突出優(yōu)勢;另一方面,金屬氧化物具有很高的理論嵌鋰容量。因此,本論文將石墨烯與金屬氧化物復(fù)合,制備了Fe_3O_4/石墨烯二元復(fù)合材料以及SnO_2 TiO_2/石墨烯復(fù)合材料和MoO_2 Fe_3O_4/石墨烯復(fù)合材料兩種三元復(fù)合材料,對復(fù)合材料的形貌結(jié)構(gòu)進行表征,并對其電化學(xué)性能進行測試。通過一步水熱法制備了Fe_3O_4/石墨烯納米復(fù)合材料,以FeSO_4和氧化石墨為原料,葡萄糖酸鈉為輔助添加劑,經(jīng)過水熱過程,氧化石墨被還原為石墨烯,Fe以納米Fe_3O_4的形式均勻分散在石墨烯片層上。設(shè)計合成的Fe_3O_4/石墨烯納米復(fù)合材料在大電流密度下有很好的電化學(xué)性能,在500 mA g~(-1)電流密度下充放電時,其放電比容量和充電比容量分別為1456 mAh g~(-1)和739.9 mAh g~(-1),而且循環(huán)200周之后,其充電比容量仍保持在698.3 mAh g~(-1)。通過簡單的回流方法制備了SnO_2 TiO_2/石墨烯復(fù)合材料,首先以SnCl2·2H2O和氧化石墨為原料回流一段時間后,再加入Ti(OC4H9)4反應(yīng),得到三元復(fù)合材料。該復(fù)合材料在100 mA g~(-1)的電流密度下充放循環(huán)100周之后,其充電比容量仍然保持在1159.4 mAh g~(-1),表現(xiàn)出較高的可逆比容量和較長的循環(huán)壽命。通過回流-水熱法制備了MoO_2 Fe_3O_4/石墨烯復(fù)合材料,以鉬酸銨和氧化石墨為原料、抗壞血酸為還原劑,經(jīng)過水熱反應(yīng)得到MoO_2/石墨烯二元復(fù)合材料,然后將其與FeSO_4水溶液混合加熱回流,最終得到三元復(fù)合物。復(fù)合物中細小的MoO_2納米顆粒和Fe_3O_4納米顆粒均勻分布在石墨烯片層上,在200 mA g~(-1)的電流密度下,充放循環(huán)100周之后該復(fù)合材料的充電比容量為1154.9 mAh g~(-1),是首次充電比容量的125%。
[Abstract]:Li-ion batteries have many advantages such as high open-circuit voltage, high specific energy, long service life, no memory effect and low self-discharge rate, so they have become one of the most important new energy sources. Because of its large specific surface area, it has a prominent advantage as the matrix of composite materials as anode materials for lithium ion batteries. On the other hand, metal oxides have a high theoretical lithium intercalation capacity. In this paper, Fe_3O_4/ graphene binary composites, SnO_2 TiO_2/ graphene composites and MoO_2 Fe_3O_4/ graphene composites were prepared by combining graphene with metal oxides. The morphology and structure of the composites were characterized. Fe_3O_4/ graphene nanocomposites were prepared by one step hydrothermal method. FeSO_4 and graphite oxide were used as raw materials and sodium gluconate as auxiliary additive. Graphite oxide was reduced to graphene iron and dispersed uniformly on the graphene lamellar in the form of nanometer Fe_3O_4. The designed and synthesized Fe_3O_4/ graphene nanocomposites have good electrochemical properties at high current density, and charge and discharge at 500mA / g ~ (-1) current density. The specific discharge capacity and charge specific capacity of the composite are 1456 mAh / g ~ (-1) and 739.9 mAh / g ~ (-1) respectively, and the charge specific capacity of the composite is kept at 698.3 mAh / g ~ (-1) after 200 weeks of cycle. The SnO_2 TiO_2/ graphene composite was prepared by a simple reflux method. After reflux of SnCl2 2H2O and graphite oxide for a period of time, the ternary composites were prepared by adding Ti(OC4H9)4 reaction. The charge specific capacity of the composite remains at 1159.4 mAh / g ~ (-1), showing high reversible specific capacity and long cycle life. MoO_2 Fe_3O_4/ graphene composites were prepared by refluxing hydrothermal method, using ammonium molybdate and graphite oxide as raw materials and ascorbic acid as reducing agent. MoO_2/ graphene binary composites were prepared by hydrothermal reaction, and then refluxed with FeSO_4 solution. The ternary composites were obtained. The fine MoO_2 nanoparticles and Fe_3O_4 nanoparticles distributed uniformly on the graphene lamellae. At a current density of 200mA / g ~ (-1), the charge specific capacity of the composite is 1154.9 mAh / g ~ (-1) after 100 weeks of charging cycle, which is 125% of the first charge specific capacity.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB332;TM912

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本文編號：1677803