近年來,作為過渡金屬硫化物之一的FeS,因其價(jià)格低廉、環(huán)境友好并且電極電勢比石墨高,可以有效地限制SEI膜的形成,而成為一種極具發(fā)展?jié)摿Φ匿囯x子電池負(fù)極材料。然而,將FeS用作負(fù)極材料仍然存在一些問題。首先,在這種電池中經(jīng)過放電處理后的產(chǎn)物是絕緣的多硫化物,不利于電子傳遞。其次,FeS在鋰離子電池的循環(huán)過程中會(huì)發(fā)生體積膨脹,很容易引起材料的粉末化和失活。本課題采用均相沉淀加超聲處理法、水熱反應(yīng)加高溫?zé)崽幚矸ê椭苯映恋砑痈邷責(zé)崽幚矸ㄈN方法制備FeS/石墨烯復(fù)合材料及其對應(yīng)的純的FeS材料。分別比較不同合成方法實(shí)際應(yīng)用的可行性和所合成復(fù)合材料電化學(xué)性能,以尋求FeS/石墨烯復(fù)合材料制備的較合理方案。主要結(jié)論如下:（1）采用均相沉淀加直接超聲的方法制備了FeS材料和FeS/G復(fù)合材料。合成的FeS在形貌上呈不規(guī)則顆粒狀為四方相,復(fù)合了石墨烯以后的FeS的顆粒更小而且其分散性更好,但兩種材料的結(jié)晶度都不是很高。在電化學(xué)性能上,相比于純的FeS材料FeS/G復(fù)合材料在電池比容量上得到了較大的提高,其初始放電比容量為1477.3 mAh/g,首次充電比容量為1115.2 mAh/g;在100 m... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

鋰離子電池的充放電原理圖[16]

做對比，可以看出FeS/G的衍射峰與FeS的衍射峰相似，只是FeS/G的XRD圖譜在2θ為26°和54°多出了兩個(gè)衍射峰，這兩個(gè)衍射峰與圖3.1純石墨烯的XRD譜圖保持一致，分別對應(yīng)于石墨烯的（002）和（004）晶面[68]，這說明石墨烯的加入并沒有改變FeS的晶體結(jié)構(gòu)，而且在合成過程中也并沒用形成新的化合物，說明FeS與石墨烯較好的復(fù)合。3.1.2掃描電鏡分析為了進(jìn)一步觀察材料的表面形貌狀態(tài)與微觀結(jié)構(gòu)組成，使用掃描電子顯微對所制備的材料進(jìn)行了表征，此外為了更好的進(jìn)行比較分析，本課題對純的石墨烯也進(jìn)行了電鏡表征，表征結(jié)果如圖3.3所示，制備的兩種材料的表征結(jié)果如圖3.4所示。圖3.3石墨烯的SEM照片F(xiàn)ig.3.3SEMimagesofgraphene從圖3.3可以看出純的石墨烯呈薄片狀，并且其表面存在較多的褶皺。圖3.4a為均相沉淀法制備FeS在5000倍下的掃描電鏡圖像，從圖像中我們可以看出FeS呈不規(guī)則顆粒狀，而且顆粒有大有校圖3.4b為FeS在10000倍下的掃描電鏡圖像，在更大的放大倍數(shù)下，可以觀察到圖像中的較大顆�？赡苁怯捎谳^小顆粒團(tuán)聚所導(dǎo)致的，而大顆粒的存在不僅會(huì)增加了鋰離子擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移的阻力而且還會(huì)降低活性物質(zhì)與電解液的接觸面積，從而導(dǎo)致材料電化學(xué)性能的下降。圖3.4c和圖3.4d為FeS/G復(fù)合材料分5μm

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文20在3000倍和5000倍下的掃描電鏡圖像，從圖像中我們可以了解到FeS顆粒零散分布在石墨烯片層的周圍，也有一小部分顆粒附著在石墨烯片層表面。將圖3.4a和圖3.4d做對比我們可你看出，在同為5000倍的放大倍數(shù)下，圖3.4d中的FeS顆粒相對的較為小一些，而且分布的也較為松散多孔一些，這說明石墨烯的加入能在一定程度上緩解FeS顆粒的團(tuán)聚。而較小的顆粒和疏松多孔的結(jié)構(gòu)都更有利于氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行和鋰離子的遷移，從而有利于材料的電化學(xué)性能。圖3.4FeS的SEM照片（a，b）和FeS/G的SEM照片（c，d）Fig.3.4SEMimages(a,b)ofFeSandSEMimages(c,d)ofFeS/G3.1.3X射線能譜分析為了更好的分析均相沉淀加超聲處理法制備材料的元素組成，本課題使用X射線能譜分析法（EDS）對材料進(jìn)行了元素分析。測試所得能譜如圖3.5所示，元素分析結(jié)果如表3.1所示。10μm8μm20μm10μmdabc

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]TiO2/石墨烯氣凝膠的結(jié)構(gòu)控制及其電化學(xué)性能[D]. 龔青.華東理工大學(xué) 2016
[2]鋰離子電池負(fù)極材料TiO2與TiO2/GO的制備及電化學(xué)性能研究[D]. 馬金銘.燕山大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3466795