本文選題：活性石墨烯 + 負極材料�。� 參考：《華中師范大學》2015年碩士論文

【摘要】：超級電容器和鋰離子電池是理想的儲能設備。電極材料是儲能系統(tǒng)的關鍵,成為研究熱點之一。石墨烯具有比表面積(SSA)大、導電性強和循環(huán)性能好等特點,在電極材料中具有明顯優(yōu)勢。在本文中,我們用微波剝落氧化石墨(GO)的方法制備了石墨烯,這種石墨烯的SSA遠低于理論值(2630m2/g)。然后用KOH活化,制得了不同SSA的活性石墨烯材料,并進行了電化學性能研究。主要內容如下:(1)以改進的Hummers法合成GO,然后用微波輻射GO制備出微波剝落GO(MEGO)。高溫熱還原質量比分別為5、6、7、8的KOH/MEGO混合物,制備了四種SSA依次增大的活性石墨烯材料(a-MEGO-x,x=1、2、3、4)。另外,在沒有KOH存在條件下,制備出熱還原MEGO材料(T-MEGO)。通過BET、XRD、FE-SEM、FT-IR測試對材料進行表征。結果表明,活性石墨烯的表面被不同程度地蝕刻成納米小孔,對于SSA最大的活性石墨烯a-MEGO-4,比表面積高達3119.193 m2/g。(2)活性石墨烯作為超級電容器電極材料的研究表明:在掃速5 mV/s時,a-MEGO-1、2、3和4的比容量分別為131.3、159.6、204.5和217.3 F/g;掃速增大到200 mV/s時,比容量分別為111.3、137.5、170.5和184.2 F/g,容量保持率分別為84.8%、86.1%、83.4%和84.8%。對比試驗中,MEGO在掃速為5 mV/s時比容量有199.0 F/g,但隨著掃速的增大比容量迅速降低,在掃速為200 mV/s時比容量僅為97.7 F/g,容量保持率為49%。T-MEGO的比容量遠小于MEGO�？梢�,活性石墨烯可以作為高性能超級電容器的電極材料。(3)活性石墨烯作為鋰離子電池負極材料的研究表明:活性石墨烯的首次放電和充電比容量都隨著SSA增大依次升高,而庫倫效率隨著SSA增大依次降低。對a-MEGO-4,其首次放電和充電比容量分別為4282.7和1603.4 mAh/g,首次庫侖效率為37.4%。作為對比,MEGO的首次放電和充電比容量分別為2439.7和1235.7 mAh/g,庫侖效率為50.6%。循環(huán)性能表明,a-MEGO的可逆比容量降低迅速。30次之后,a-MEGO-1、2、3和4的可逆比容量分別為485.5、590.5、580.7和709.6 mAh/g,容量保持率分別為44.7%、43.2%、40.2%和44.3%。相反,MEGO在循環(huán)30次后可逆比容量仍有916.8 mAh/g,容量保持率為74.2%。因此,活性石墨烯作為鋰離子電池負極雖有較高的首次放電和充電比容量,但首次庫侖效率及循環(huán)性能欠佳。
[Abstract]:Supercapacitors and lithium ion batteries are ideal energy storage equipment. Electrode material is the key of energy storage system and has become one of the research hotspots. Graphene has the advantages of large specific surface area (SSAs), strong conductivity and good cycling performance, and has obvious advantages in electrode materials. In this paper, graphene has been prepared by microwave stripping graphite oxide. The SSA of this graphene is much lower than the theoretical value of 2630m2 / g. Then the active graphene materials with different SSA were prepared by Koh activation and the electrochemical properties were studied. The main contents are as follows: (1) the improved Hummers method is used to synthesize goo, and then microwave spalling GOG MEGOA is prepared by microwave radiation go. Four kinds of active graphene materials with SSA increasing in turn were prepared by Koh / MEGO mixture with a mass ratio of 5 ~ 6 ~ 7 ~ 8 at high temperature respectively. In addition, in the absence of Koh, the thermal reduction MEGO material was prepared. The materials were characterized by BETX-XRDX-FE-SEM- FT-IR. The results show that the surface of active graphene is etched into nano-pores to varying degrees. For SSA's largest active graphene a-MEGO-4, with a specific surface area of 3119.193 m2 / g 路m2) as electrode material for supercapacitor, the specific capacities of a-MEGO-1 / 2GO-3 and 4 are 131.3159.6204.5 and 217.3 Fr / g at 5mV / s, respectively, when the sweep speed increases to 200mV / s, the specific capacity of a-MEGO-2GO-3 and 4 are 131.3159.6204.5 and 217.3 Fr / g, respectively, when the sweep speed increases to 200mV / s. The specific capacity was 111.3137.5170.5 and 184.2 F / g, and the capacity retention rate was 84.8% and 86.4%, 84.8% and 84.8%, respectively. In the contrast experiment, the specific capacity of MEGO is 199.0 F / g when the scanning speed is 5 MV / s, but the specific capacity decreases rapidly with the increase of scanning speed, and the specific capacity is only 97.7 F / g at the speed of 200mV / s, and the specific capacity of T-MEGO is much smaller than that of MEGO. It can be seen that active graphene can be used as electrode material for high performance supercapacitors.) active graphene can be used as anode material for lithium ion batteries. The results show that the initial discharge and charge specific capacity of active graphene increase with the increase of SSA. The Coulomb efficiency decreased with the increase of SSA. For a-MEGO-4, the first discharge and charge specific capacities are 4282.7 and 1603.4 mg 路h / g, respectively, and the first Coulomb efficiency is 37.4%. The first discharge and charge specific capacities of MEGO were 2439.7 and 1235.7 mg 路h / g, respectively, and the Coulomb efficiency was 50.6. The cycle performance showed that the reversible specific capacity of a-MEGO decreased rapidly. 30 times later, the reversible specific capacities of a-MEGO-1 and 4 were 485.5590.5580.7 and 709.6 mAh/ g, respectively, and the capacity retention rates were 44.7% 43.2% and 44.3%, respectively. On the contrary, the reversible specific capacity of MEGO was still 916.8 mg / g after 30 cycles, and the volume retention rate was 74.2%. Therefore, the first Coulomb efficiency and cycle performance of activated graphene as anode of Li-ion battery is poor, although it has high initial discharge and charge specific capacity.
【學位授予單位】：華中師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ127.11;TM53;TM912

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本文編號：2021855