石墨烯負載鋰鎳釩氧的制備及電化學性能研究.pdf

1、近年來，隨著便攜設備及電動汽車的日益發展，對鋰離子電池材料提出了更高的要求。其中具有反尖晶石結構的材料LiNiVO4由于其優良的循環性能、較高的電壓平臺正備受人們關注。但它存在的問題是：比容量較低，循環過程中擴散阻抗較大，不同的制備方法對其性能影響較大等，這些因素制約了該材料的發展。而新型碳納米材料石墨烯中的電子遷移率可達到2×105cm2/V·s，具有優異的導電性；并且熱導率可達5000 W·m-1·K-1；理論比表面積可達2630

2、m2．g-1。研究表明石墨烯的存在可以改善材料的電子傳導率，縮短鋰離子擴散路徑，同時對于材料的結構起到穩定作用。加入石墨烯作為導電添加劑后，可以極大的改善鋰離子電池的循環穩定性、大電流充放電性能和安全性能?；诖?，研究新型的LiNiVO4鋰離子電池負極材料制備方法，加入適量自制備的石墨烯，有望實現該材料的性能的提升。
　　本論文以國產V2O5粉末、H2O2、無水LiAc和Ni(Ac)2·4H2O、雙氧水、石墨粉、濃硫酸、五氧化二磷

3、、乙二醇等為原料，采用溶膠凝膠法和水熱法制備了鋰鎳釩氧納米材料，并通過改進的Hummers法制備了氧化石墨，采用硼氫化鈉，對氧化物進行還原，經過水熱合成方法制得石墨烯負載鋰鎳釩氧負極材料。所得材料經過掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射（XRD）、傅立葉紅外光譜（FT-IR）和電化學方法對材料進行了研究，并借助熱重分析（TG）來證明制備的石墨烯負載LiNiVO4電極材料具有的熱穩定性。研究結果表明：
　　

4、（1）用硼氫化鈉代替劇毒物水合肼還原氧化石墨烯，并制得了納米級石墨烯，通過XRD、Raman、FT-IR、TG、SEM、TEM等手段表征了其結構、形貌和組成，證實了修改的Hummers法制備石墨烯的可行性。用其制備的石墨烯的分散性比較好，制作成本較低，操作比較安全。
　?。?）用溶膠—凝膠法制備了LiNiVO4活性納米材料，并結合水熱合成技術在180℃制備了石墨烯負載鋰鎳釩氧的鋰離子電池負極材料。目標產物的XRD圖中2θ=36o附

5、近出現LiNiVO4的特征峰（311），表明在較低的溫度下制得晶形的LiNiVO4。材料的SEM照片顯示合成的樣品呈珊瑚狀，上面布滿納米球狀突起，分布均勻，球狀小顆粒的尺寸約為幾十納米，這種納米結構不僅增大了材料的比表面積，提高了材料與電解液的接觸面積，也為鋰離子的大量嵌入提供了更多的活性位置。材料的首次放電和充電的比容量分別高達912mAh/g和782mAh/g，首次庫倫效率85.7％。經過27次循環之后，庫倫效率穩定在95%以上。從