本文關鍵詞：氧化鐵和石墨烯復合氧化鐵的制備及其電化學性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鋰離子電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)穩(wěn)定性好的特點，在能量儲存設備和便攜式電子產(chǎn)品中占有重要地位。氧化鐵作為負極材料由于成本低、理論容量高和綠色環(huán)保引起了廣泛關注。但是氧化鐵在充放電過程中體積會發(fā)生劇烈的變化，從而使電化學性能遭到破壞。此外，氧化鐵較差的導電性也損害了電池容量。 針對上述問題，本論文采用溶劑熱法、水熱法和軟模板法制備不同形貌氧化鐵，并研究氧化鐵的形貌對電化學性能的影響。利用氧化石墨制備石墨烯與氧化鐵的復合材料，系統(tǒng)地研究復合材料的電化學性能。主要研究結果如下： 1)以氯化鐵為原料，尿素為反應添加劑，采用溶劑熱法制備氧化鐵顆粒。研究表明：尿素含量和水熱溫度均會影響產(chǎn)物的形貌與結構，并進一步影響鋰離子電池性能。當氯化鐵和尿素物質的量比為1:2時，所制備氧化鐵顆粒尺寸為0.35~0.5μm，且分布均勻、結晶性好。 2)以氯化鐵和硫酸鈉為原料，采用水熱法制備花形氧化鐵，初步分析形成機理，并研究其電化學性能。研究表明：當硫酸鈉與氯化鐵的物質的量比為1:1時，在140℃水熱反應16h所得氧化鐵具有尺寸為3~4.5μm的花形形貌。該花形氧化鐵恒流充放電30次后比容量為497.3mAh/g。 3)以氯化鐵為原料，通過軟模板法制備納米球形氧化鐵，進而研究其電化學性能。研究表明：丙三醇和水的體積比為1:3時，所制備的球形氧化鐵尺寸小、分布均勻，結晶性好。該球形氧化鐵恒流充放電30次后比容量為533.6mAh/g。 4)將氧化石墨與上述三種氧化鐵的前驅體復合，通過退火工藝制備石墨烯與氧化鐵的復合材料，并研究其電化學性能。研究表明：與沒有復合石墨烯的氧化鐵相比，石墨烯與氧化鐵復合材料的比容量、循環(huán)穩(wěn)定性以及倍率性能均有較大提高。其中，石墨烯與球形氧化鐵的復合材料在恒流充放電30次后比容量高達657.2mAh/g，比容量提高了23.2%。
【關鍵詞】：氧化鐵 石墨烯 鋰離子電池 比容量
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TQ138.11;TM912
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-27
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 三氧化二鐵材料的研究進展12-20
• 1.2.1 不同形貌三氧化二鐵的制備方法12-18
• 1.2.2 三氧化二鐵的鋰離子電池性能研究18-20
• 1.3 石墨烯與氧化鐵復合材料的研究進展20-24
• 1.3.1 石墨烯與氧化鐵復合材料的制備方法21-23
• 1.3.2 氧化鐵與石墨烯復合材料的鋰離子電池性能研究23-24
• 1.4 本論文的提出及意義24-25
• 1.5 本論文的研究內(nèi)容25-27
• 第二章 實驗方法27-36
• 2.1 材料的表征與測試方法27-30
• 2.1.1 X 射線衍射27
• 2.1.2 掃描電子顯微鏡27-28
• 2.1.3 光電子能譜28-29
• 2.1.4 鋰離子電池循環(huán)伏安曲線和交流阻抗測試29-30
• 2.1.5 鋰離子電池恒流充放電和倍率性能測試30
• 2.2 實驗所用原料與設備30-32
• 2.3 氧化鐵及其與石墨烯復合材料的制備32-33
• 2.3.1 溶劑熱法制備氧化鐵32
• 2.3.2 水熱法制備氧化鐵32-33
• 2.3.3 軟模板法制備氧化鐵33
• 2.4 石墨烯與氧化鐵復合材料的制備33-34
• 2.5 電池的封裝34-36
• 第三章 氧化鐵的可控合成及其電化學性能36-61
• 3.1 影響氧化鐵顆粒合成和形貌的主要因素36-41
• 3.1.1 氧化鐵納米顆粒的形貌和成分的表征36-37
• 3.1.2 尿素含量的影響37-39
• 3.1.3 溶劑熱反應溫度的影響39-41
• 3.2 影響花形氧化鐵合成和形貌的主要因素41-46
• 3.2.1 花形氧化鐵的合成和成分表征41-42
• 3.2.2 無水 Na_2SO_4的含量42-44
• 3.2.3 水熱反應溫度的影響44-46
• 3.3 影響球形氧化鐵合成和形貌的主要因素46-51
• 3.3.1 球形氧化鐵的形貌和成分表征46-48
• 3.3.2 丙三醇的含量48-49
• 3.3.3 反應溫度的影響49-51
• 3.4 不同形貌氧化鐵電化學性能的研究51-60
• 3.4.1 氧化鐵顆粒的電化學性能51-54
• 3.4.2 花形氧化鐵的電化學性能54-57
• 3.4.3 球形氧化鐵的電化學性能57-60
• 3.5 本章小結60-61
• 第四章 石墨烯與氧化鐵復合材料的合成及其電化學性能61-70
• 4.1 石墨烯與氧化鐵顆粒的復合材料結構表征及其性能研究61-63
• 4.1.1 石墨烯與氧化鐵顆粒復合材料的形貌和尺寸61-62
• 4.1.2 石墨烯與氧化鐵顆粒復合材料的電化學性能62-63
• 4.2 石墨烯與花形氧化鐵復合材料的結構表征及其性能研究63-66
• 4.2.1 石墨烯與花形氧化鐵復合材料的形貌和尺寸63-64
• 4.2.2 石墨烯與花形氧化鐵復合材料的電化學性能64-66
• 4.3 石墨烯與球形氧化鐵復合材料的結構表征及其性能研究66-68
• 4.3.1 石墨烯與球形氧化鐵復合材料的形貌尺寸66-67
• 4.3.2 石墨烯與球形氧化鐵復合材料的電化學性能67-68
• 4.4 本章小結68-70
• 第五章 結論與展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-77
• 攻碩期間取得的研究成果77-78

【共引文獻】

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  本文關鍵詞：氧化鐵和石墨烯復合氧化鐵的制備及其電化學性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：509761