本文關(guān)鍵詞：石墨烯基二硫化錫復(fù)合材料的制備及其鋰電性能的研究

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【摘要】：大力發(fā)展新能源是實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑,可充電的鋰離子電池作為一種能量密度大、可循環(huán)使用且環(huán)保的儲能工具,在新能源電動汽車及各種可攜帶的電子產(chǎn)品中扮演者越來越重要的角色。傳統(tǒng)的石墨類碳基材料由于比容量低、循環(huán)倍率性能差等缺點,已經(jīng)完全不能滿足人們的需求。石墨烯的出現(xiàn),為突破鋰電池瓶頸的突破帶來了希望。尤其是最近石墨烯鋰電池受到熱情的追捧,成為一個熱門的話題,尋找合適的石墨烯基復(fù)合材料來代替?zhèn)鹘y(tǒng)碳類負(fù)極材料是許多科研工作者努力的方向。層狀二硫化錫(Sn S2)被認(rèn)為是一種很有潛力應(yīng)用的負(fù)極材料,獨特的合金嵌鋰機(jī)制使其具有較高的理論比容量。但是它在充放電過程中存在首次庫侖效率低、導(dǎo)電性差以及體積變化大等缺點,嚴(yán)重影響其單獨作為鋰電池負(fù)極材料的性能表現(xiàn)。基于這些情況,本文以二硫化錫作為主要的活性電極材料,將石墨烯作為改性材料來提高Sn S2的鋰電性能,具體介紹了如何更有效地將Sn S2與石墨烯復(fù)合在一起,分析了復(fù)合樣品的形成機(jī)制,重點考察了制備的復(fù)合樣品儲存鋰的表現(xiàn),并詳細(xì)地分析獨特的復(fù)合結(jié)構(gòu)對增強(qiáng)的鋰電性能的貢獻(xiàn)。全文主要分為五章。第一章為緒論部分,先介紹了本論文的研究背景,鋰離子電池的概況,以及二硫化錫作為鋰離子電池負(fù)極材料的情況,同時還大致介紹了當(dāng)前二硫化錫與石墨烯復(fù)合的研究進(jìn)展,最后概括性地闡述了本論文的研究目的、意義及其主要的研究內(nèi)容。第二章主要介紹了實驗中用到的藥品試劑、實驗器材以及對樣品形貌結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行表征測試的手段。第三章介紹了采用一種溫和的兩步法來制備得到Sn S2納米片均勻地嵌入到三維相互連接的石墨烯框架中的復(fù)合物結(jié)構(gòu),詳細(xì)地闡述了合成機(jī)制,分析其獨特的復(fù)合形貌結(jié)構(gòu)對出色鋰電存儲性能的影響。另外,我們還考察了不同的五水四氯化錫與氧化石墨烯前驅(qū)物的質(zhì)量比給復(fù)合樣品的形貌結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能帶來的影響。三維石墨烯凝膠結(jié)構(gòu)具有很多吸引人的特點,第四章介紹了如何利用一種更簡單且環(huán)保的方法來得到Sn S2納米片與石墨烯的復(fù)合凝膠,通過與單純Sn S2樣品進(jìn)行對比,我們重點分析了混合凝膠中石墨烯的存在狀態(tài)及凝膠結(jié)構(gòu)的多孔性對Sn S2/石墨烯復(fù)合凝膠樣品電化學(xué)性能的影響。第五章為全文的總結(jié)以及對未來的展望。
【關(guān)鍵詞】：二硫化錫 石墨烯 復(fù)合材料 負(fù)極 鋰離子電池
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33;TM912
【目錄】：

• 摘要4-5
• abstract5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 鋰離子電池簡介10-13
• 1.2.1 鋰離子電池的發(fā)展10-11
• 1.2.2 鋰離子電池的工作原理11-12
• 1.2.3 鋰離子電池的負(fù)極材料12-13
• 1.3 二硫化錫作鋰電池負(fù)極材料13-15
• 1.3.1 二硫化錫的儲鋰原理13-14
• 1.3.2 二硫化錫作為鋰電負(fù)極材料的特點14
• 1.3.3 二硫化錫鋰電性能的改善14-15
• 1.4 二硫化錫與石墨烯的復(fù)合15-18
• 1.4.1 石墨烯在鋰離子電池上的應(yīng)用15-16
• 1.4.2 石墨烯基復(fù)合材料的制備16-17
• 1.4.3 二硫化錫與石墨烯的復(fù)合材料17-18
• 1.5 論文的研究目的、意義及其內(nèi)容18-20
• 1.5.1 研究目的和意義18
• 1.5.2 研究內(nèi)容18-20
• 第2章 實驗器材、樣品表征與測試20-25
• 2.1 實驗器材20-22
• 2.1.1 實驗原料與試劑20-21
• 2.1.2 實驗設(shè)備21-22
• 2.2 樣品表征22-23
• 2.2.1 X-射線衍射分析（XRD）22
• 2.2.2 拉曼光譜分析（Raman）22
• 2.2.3 掃描電子顯微鏡分析（SEM）22
• 2.2.4 透射電子顯微鏡分析（TEM）22
• 2.2.5 能量色散X射線譜分析（EDS）22-23
• 2.2.6 比表面積測試及孔結(jié)構(gòu)分析23
• 2.3 電化學(xué)性能測試23-25
• 2.3.1 電極制備及電池組裝23
• 2.3.2 循環(huán)伏安測試23
• 2.3.3 交流阻抗譜測試23-24
• 2.3.4 恒流充放電測試24-25
• 第3章 SnS_2/graphene復(fù)合材料的兩步法制備及其鋰電性能研究25-35
• 3.1 引言25-26
• 3.2 實驗部分26-27
• 3.2.1 氧化石墨烯的制備26
• 3.2.2 SnO_2/氧化石墨烯的制備26
• 3.2.3 SnS_2 /石墨烯（SSG）的制備26-27
• 3.3 結(jié)果分析與討論27-34
• 3.3.1 合成原理及機(jī)制27
• 3.3.2 樣品的XRD、Raman測試及分析27-28
• 3.3.3 樣品的SEM、TEM測試及分析28-30
• 3.3.4 CV、容量電壓曲線及分析30-31
• 3.3.5 循環(huán)、倍率性能測試及分析31-33
• 3.3.6 交流阻抗譜測試及其分析33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第4章 SnS_2/graphene混合凝膠的制備及其鋰電性能研究35-44
• 4.1 引言35-36
• 4.2 實驗部分36
• 4.2.1 氧化石墨烯的制備36
• 4.2.2 SnS_2納米片的制備36
• 4.2.3 SnS_2/graphene混合凝膠的制備36
• 4.3 結(jié)果與分析36-40
• 4.3.1 SnS_2/graphene凝膠的合成機(jī)制36-37
• 4.3.2 樣品的形貌表征37-38
• 4.3.3 樣品的XRD和Raman表征38-39
• 4.3.4 樣品的比表面積（BET）測試及表征39-40
• 4.4 電化學(xué)性能測試與分析40-43
• 4.4.1 CV、容量電壓曲線及分析40-41
• 4.4.2 循環(huán)、倍率性能測試與分析41-42
• 4.4.3 交流阻抗譜測試及其分析42-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 第5章 總結(jié)與展望44-46
• 5.1 總結(jié)44-45
• 5.2 展望45-46
• 參考文獻(xiàn)46-51
• 致謝51-52
• 攻讀研究生學(xué)位期間發(fā)表的論文52

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本文編號：1015267