鋰離子電池Fe2O3-石墨烯復(fù)合負(fù)極材料的水熱制備及性能研究.pdf

1、近年來(lái)，F(xiàn)e2O3因其理論比容量高，資源豐富，成本低廉及安全無(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是具有潛在應(yīng)用前景的鋰離子電池負(fù)極材料之一，但在循環(huán)過(guò)程中材料本身巨大體積變化所造成的容量衰減以及其較低的電子傳導(dǎo)性所伴隨的較差倍率性能，嚴(yán)重阻礙了其實(shí)際應(yīng)用。本文在總結(jié)負(fù)極材料研究基礎(chǔ)上，提出表面活性劑輔助和pH控制水熱法制備高性能Fe2O3/石墨烯復(fù)合材料，通過(guò)構(gòu)建穩(wěn)定的Fe2O3/石墨烯復(fù)合結(jié)構(gòu)來(lái)改善材料的循環(huán)性能及電子傳導(dǎo)性，并研究了不同條件對(duì)于材料物

2、相，形貌及電化學(xué)性質(zhì)的影響。
　　創(chuàng)新性地利用PVP作為氧化石墨烯在水溶液中的分散劑和還原劑，及Fe2O3的生長(zhǎng)控制劑，直接通過(guò)水熱處理促使平均粒徑在1μm的Fe2O3顆粒均勻生長(zhǎng)在石墨烯層中。制備條件優(yōu)化后所得產(chǎn)物在50mA·g-1下循環(huán)，首次放電及充電比容量分別為1561和1206mAh·g-1，50次循環(huán)后，充電比容量仍為1069mAh·g-1，而在1000 mA·g-1電流下循環(huán)時(shí)，其放電和充電比容量可分別保持為542和5

3、34mAh·g-1。
　　同時(shí)首次嘗試在水熱合成中以CTAB替代PVP，并加入乙醇改善其溶解性，通過(guò)水熱處理使分散相對(duì)均勻的微米級(jí)Fe2O3顆粒被石墨烯層有效包裹。在優(yōu)化的合成條件下，所得產(chǎn)物在100 mA·g-1下循環(huán)，首次放電和充電比容量分別高達(dá)1962和1213 mAh·g-1，50次循環(huán)后，分別保持為561和552 mAh·g-1。當(dāng)該材料在1200 mA·g-1電流下循環(huán)時(shí)，其可逆放電和充電比容量分別高達(dá)460和456m

4、Ah·g-1。
　　首次利用PEG改善氧化石墨烯在水溶液中分散性并控制Fe3+水解過(guò)程，以提高Fe2O3與石墨烯之間的結(jié)合性。最優(yōu)合成條件下所得產(chǎn)物于100mA·g-1下首次放電和充電比容量分別高達(dá)1718和1114mAh·g-1，50次循環(huán)后放電和充電比容量分別為634和621mAh·g-1。
　　在乙醇/水體系中，通過(guò)控制堿源，pH值及乙醇加入量，所制備Fe2O3/石墨烯復(fù)合材料在100 mA·g-1下循環(huán)200次后，放