本文關(guān)鍵詞：石墨烯用于鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《華東理工大學(xué)》 2014年

石墨烯用于鋰離子電池負(fù)極材料的應(yīng)用基礎(chǔ)研究

王赟  

【摘要】：結(jié)合石墨烯獨(dú)特的二維納米結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的導(dǎo)電性以及一定的儲(chǔ)鋰性能,針對(duì)鈦酸鋰(Li4Ti5Oi2, LTO)或單一石墨烯用作鋰離子電池負(fù)極材料所存在的問(wèn)題,制備了LTO/石墨烯和氟化石墨烯納米負(fù)極材料,并考察了其用作鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)行為。本論文的創(chuàng)新之處在于：1)利用石墨烯獨(dú)特的二維納米結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的導(dǎo)電性,通過(guò)在其表面原位生長(zhǎng)LTO納米顆粒,有效解決LTO電導(dǎo)率較低和納米團(tuán)聚等核心問(wèn)題,提高LTO的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。2)以含F(xiàn)量高達(dá)50%的氟化石墨為原料,采用液相剝離法制得含氟量達(dá)49.7%的氟化石墨烯,利用F和C的協(xié)同儲(chǔ)鋰機(jī)制以及氟化石墨烯超薄的二維納米結(jié)構(gòu)特征,提高單一石墨烯的嵌鋰容量以及Li+在負(fù)極材料中的擴(kuò)散速度。在控制LTO/石墨烯、氟化石墨烯微結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)考察了材料的電化學(xué)性能,并得到如下主要結(jié)論。 1)采用液相剝離法,以離子液體為溶劑,天然石墨為原料,制得厚度為5nm的石墨烯；然后采用水熱合成法在石墨烯表面原位生長(zhǎng)LTO納米顆粒。所制LTO/石墨烯復(fù)合材料中,LTO納米顆粒的粒徑較小(20nnm)且均勻地分布于石墨烯的表面。 2)在50mA/g電流密度下,經(jīng)過(guò)50次反復(fù)充放電后,LTO/石墨烯復(fù)合負(fù)極材料的穩(wěn)定嵌鋰容量為159mAh/g,容量保持率為90.4%,高于純的LTO (95mAh/g,77.8%);在2A/g的大電流密度下循環(huán)50次后,LTO/石墨烯復(fù)合負(fù)極材料的可逆容量仍高達(dá)151.6mAh/g,遠(yuǎn)高于純的LTO (24.8mAh/g)。該材料優(yōu)異的電化學(xué)性能主要?dú)w因于LTO較小的粒徑、較高的LTO/石墨烯接觸面積以及石墨烯良好的導(dǎo)電性。 3)以氟化石墨為原料,采用液相剝離法制得氟化石墨烯二維納米材料。其中,該材料的厚度約為4nm,尺寸在1-3μm之間；含氟量為49.7%,即每個(gè)C原子結(jié)合一個(gè)F原子。 4)氟化石墨烯在50mA/g電流密度下,50次反復(fù)充放電后,穩(wěn)定容量達(dá)793mAh/g;2A/g電流密度下循環(huán)50次后,其穩(wěn)定容量達(dá)200.2mAh/g,表現(xiàn)出良好的大電流倍率性能。當(dāng)在氟化石墨烯中復(fù)合40%的石墨烯后,在50mA/g電流密度下循環(huán)50次后,其穩(wěn)定容量達(dá)910mAh/g,循環(huán)性能得到進(jìn)一步提高。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TQ127.11;TM912
【目錄】：

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本文編號(hào)：197102