碳族氧化物-石墨烯復合材料制備與電化學性能研究.pdf

1、鋰離子電池(LIBs)作為一種高效的電化學能量儲存裝置，因其具有較高的能量密度、較長的使用壽命以及更高的安全性成為了近幾年的研究熱點。進一步提高鋰離子電池的電化學性能，提高電池性能的關鍵之一在于開發具有更高電導率的新電極活性材料。目前，商業中鋰離子電池常用的負極材料石墨理論容量僅有372 mAh g-1。碳族元素，例如錫和硅作為負極材料家族中重要的成員由于它們較高的理論儲鋰容量（＞600 mAhg-1）被廣泛的研究。硅基材料和錫基材料鋰

2、離子負極材料可以提供比傳統負極材料石墨更大數量級的比容量。然而，這些材料很難形成穩定的負極材料，因為它們在電化學反應過程中會與鋰發生合金化和去合金化從而導致顯著的體積變化。因此尋求減緩這些材料體積變化的辦法，提高其循環穩定性和導電性，具有很大的研究意義。
　　基于石墨烯特殊的結構和優異的物理和化學性能，本論文嘗試在石墨烯的基礎上摻雜碳族氧化物（二氧化錫和二氧化硅），制備了多種復合材料，并對材料進行了結構、形貌等物理表征和電化學性能

3、測試。具體內容包括:
　　1.氧化還原法制備石墨烯及其結構研究
　　以天然石墨為原料，通過改進Hummers法得到氧化石墨，以水合肼為還原劑，水熱條件下還原氧化石墨得到石墨烯，并通過表征手段透射電子顯微鏡和場發射掃描電子顯微鏡觀察其結構特性可以確定石墨烯的成功制備。
　　2.SiO2/石墨烯復合材料的制備及其電化學性能研究
　　以氧化石墨和真硅酸四乙酯為原料，在堿性條件下水熱反應得到二氧化硅/石墨烯復合材料。無定

4、形態的二氧化硅以平均直徑約為100納米的球狀結構附著在石墨烯的表面，電化學性能測試表明二氧化硅/石墨烯復合材料首次充放電比容量分別為129.5mAhg-1和244.1 mAhg-1，在200mAg-1的電流密度下循環50次仍保持73.6mAhg-1。
　　3.多孔SnO2納米球/石墨烯復合材料的制備與電化學性能研究
　　以氧化石墨和SnCl2·2H2O為原料，在酸性條件下水熱反應得到SnO2納米球/石墨烯復合材料。通過改變試

5、驗參數，可以發現隨著氧化石墨含量的增加、水熱反應溫度的升高、水熱反應時間的增加以及濃鹽酸含量的增加都會促進復合材料中SnO2納米球的生長，使其平均直徑有所增大，同時對SnO2納米球的結晶度也會有所影響。得到的復合材料的比表面為59.50m2/g，平均孔徑為3.188nm以及0.086cm3g-1的孔隙間距。電化學性能測試表明SnO2納米球/石墨烯復合材料首次充放電比容量分別為1520.76mAhg1和952.2 mAhg-1，經過五十次