鐵酸鎳負極材料的改性及其電化學性能研究.pdf

1、如今，隨著社會對清潔能源需求的增加，鋰離子電池在電動汽車和大規模儲能領域的應用越來越廣泛，與此同時對鋰離子電池高能量密度的電化學性能需要進一步提高。目前，鋰離子電池的研究熱點集中在開發比容量高、循環性能好、安全性能好的負極材料上，在過渡金屬氧化物當中，NiFe2O4被認為是一種極具應用前景的鋰離子電池負極材料，因為 NiFe2O4具有915 mAhg-1的理論比容量，而且資源豐富，成本較低，對環境友好。但是 NiFe2O4材料本身存在電

2、導率低、充放電循環過程中體積變化大等問題，導致差的循環穩定性，電化學性能不理想。本文以 NiFe2O4為研究對象，結合石墨烯的優異導電性能、儲鋰特性和復合改性技術，采用水熱法原位合成了NiFe2O4/石墨烯復合負極材料，并用碳源對其進行包覆改性提高材料的電化學性能，系統的探討了復合材料的結構與形貌對其電化學性能的影響。取得了以下主要實驗成果：
　　(1)采用水熱法制備了球狀NiFe2O4負極材料納米顆粒，該顆粒具有均勻的尺寸和較高

3、的結晶度，對制備工藝進行了研究發現：最佳制備工藝為水熱時間24 h，熱處理溫度400℃時，材料在100 mAg-1電流密度下，首次放電容量高達1361 mAhg-1，電化學性能表現良好。
　　(2)采用水熱一步原位還原制備了 NiFe2O4納米顆粒均勻分散在石墨烯表面的復合材料。石墨烯的復合，有利于提高 NiFe2O4的分散性，并且能夠作為應力緩沖基質和增強NiFe2O4的導電性，電化學測試得出最佳的水熱溫度180℃，最佳的石墨烯

4、含量10％，在石墨烯含量為10%的復合材料中，首次放電比容量為1068 mAhg-1，循環20次后容量保持率70.8%，阻抗和循環伏安測試表明其具有較小的內阻且具有良好的可逆性。
　　(3)采用碳包覆合成 NiFe2O4/石墨烯/C復合材料，電化學性能測試表明當蔗糖或抗壞血酸兩種碳源的含量為20%時制備的材料具有優良的性能。蔗糖和抗壞血酸比例為20%的NiFe2O4/石墨烯/C復合材料，在100 mAg-1電流密度下，恒流充放電測