通過水熱法制備了石墨烯包覆量不同的石墨烯/富鋰三元正極復(fù)合材料。采用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡和電化學(xué)交流阻抗等對包覆后富鋰三元正極復(fù)合材料的物相結(jié)構(gòu)、形貌及電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:石墨烯包覆量為2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時,包覆效果較好,石墨烯/富鋰三元正極復(fù)合材料首次庫侖效率為89.6%,比富鋰三元正極材料提高了17.16%,放電比容量為226.41mAh/g,比原材料提高了21.38mAh/g;以0.5C循環(huán)100次后石墨烯/富鋰三元正極復(fù)合材料放電比容量可保持在154mAh/g,容量保持率為88%,比富鋰三元正極材料提高了5.3%;石墨烯/富鋰三元正極復(fù)合材料阻抗為75Ω,比富鋰三元正極材料阻抗低50Ω。 

【文章來源】：化工新型材料. 2020,48(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

樣品A及樣品WA1—WA4的XRD譜圖

圖2為放大倍率不同的樣品A及樣品WA1—WA4的SEM圖。由圖可以看出，樣品A是由粒徑200nm左右的一次顆粒團(tuán)聚形成的粒徑2μm的二次顆粒，用石墨烯包覆后，樣品WA1-WA4的團(tuán)聚程度降低，一次顆粒增加，而且還原的氧化石墨烯逐漸增加，包覆在樣品表面。由此可知經(jīng)過水熱反應(yīng)，石墨烯成功包覆了富鋰三元正極材料。樣品WA1中石墨烯包覆量極少，樣品WA2中石墨烯包覆量適中，樣品WA3和WA4中石墨烯包覆量過多，部分區(qū)域石墨烯集中，將富鋰三元正極材料完全包覆，且破壞原來的二次顆粒結(jié)構(gòu)，不利于發(fā)揮材料的電化學(xué)性能。2.3 電化學(xué)性能研究

圖3為5種正極材料在0.05C下的首次充放電曲線圖（1C=200mAh/g）。由圖看出，樣品A首次充電比容量為314.72mAh/g，放電比容量為226.41mAh/g，首次庫倫效率為71.94%；充放電電壓為4.5V時圖中出現(xiàn)一個不可逆充電平臺，這是因為較多的Li2O從晶體結(jié)構(gòu)中不可逆脫出后，發(fā)生了相轉(zhuǎn)變。從表1可以看出，包覆石墨烯之后，樣品WA1—WA4的首次庫倫效率均高于樣品A，其中WA2的首次庫倫效率達(dá)到89.1%，比樣品A的首次庫倫效率提高了17.16%，放電比容量也提高了21.38mAh/g。而樣品WA3和WA4的充放電比容量都比樣品A的小，這可能是因為水熱法還原石墨烯時效率較低，包覆在材料上的多是導(dǎo)電性差的氧化石墨烯或缺陷石墨烯。圖4為不同倍率下正極材料樣品平均放電比容量曲線圖。由圖可以看出，在0.05C下，樣品A、WA 1—WA 4的平均放電比容量分別為228.04mAh/g、237.57mAh/g、240.47mAh/g、195.90mAh/g、214.20mAh/g，包覆石墨烯后富鋰三元正極材料在低倍率下的性能有明顯改善，其中WA2效果最明顯，平均放電比容量比樣品A增加了12.43mAh/g。在0.1～0.5C條件下，WA2的平均放電比容量高于樣品A。而在經(jīng)過1C高電流密度測試之后，再用0.1C小電流測試時，發(fā)現(xiàn)WA2依然保持很高的放電比容量，平均放電比容量為222.45mAh/g；在相同條件下，樣品WA1、WA4的平均放電比容量優(yōu)于樣品A，說明包覆石墨烯之后富鋰三元正極材料可逆性良好。包覆石墨烯的正極材料在循環(huán)時放電比容量能夠保持不變或者提高，而未包覆的材料放電比容量有下降趨勢，可以看出包覆石墨烯對低倍率下材料容量保持率有一定作用。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]鋰離子電池高容量富鋰層狀正極材料制備與包覆改性研究[D]. 王志遠(yuǎn).天津大學(xué) 2014

碩士論文
[1]富鋰正極材料的合成與表面改性研究[D]. 吳承仁.中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 2012



本文編號：3334368