石墨烯-金屬氧化物納米復(fù)合材料合成及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、本論文以理論儲(chǔ)鋰容量相對(duì)較高的金屬氧化物NiO(718mAh/g)和ZnO(978 mAh/g)為研究對(duì)象，主要針對(duì)金屬氧化物低的電導(dǎo)率和差的循環(huán)穩(wěn)定性來(lái)開(kāi)展研究工作。以石墨烯為導(dǎo)電基體，改善金屬氧化物作為鋰離子電池負(fù)極材料的電化學(xué)性能，通過(guò)XRD、TGA、Raman、SEM、EDS、TEM和SAED等測(cè)試手段分析了材料的組成、結(jié)構(gòu)和形貌，采用循環(huán)伏安、恒流充放電和交流阻抗技術(shù)對(duì)材料的電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。具體工作及結(jié)果如下:
　

2、　采用水熱-熱分解法，制備了NiO-G復(fù)合材料。初步探討了水熱溫度、時(shí)間和還原劑的使用對(duì)材料性能的影響。將在最優(yōu)條件下合成得到的NiO-G作為鋰離子電池負(fù)極材料，100 mA/g電流密度下循環(huán)50次容量仍然有713.6 mAh/g，為理論容量的98.6％;在1000mA/g電流密度下的放電容量為303.5mAh/g，是100mA/g電流密度下可逆容量的49％。交流阻抗測(cè)試證實(shí)，與純的石墨烯和NiO相比，NiO-石墨烯復(fù)合材料的電荷轉(zhuǎn)移阻

3、抗更小，鋰離子的脫嵌和電子的遷移變得更加容易。
　　針對(duì)NiO-石墨烯復(fù)合材料中，石墨烯仍然存在的重新堆疊現(xiàn)象，在石墨烯片層之間引入一維碳納米管，形成結(jié)構(gòu)獨(dú)特的三維NiO-石墨烯-碳納米管(NiO-G-CNTs)復(fù)合材料。粒徑大小為20-80nm的NiO顆粒，均勻地分布于石墨烯與CNTs組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。在100 mA/g電流密度下，NiO-G-CNTs電極首次放電比容量達(dá)1515.1 mAh/g，循環(huán)50次容量容量仍然有858.

4、1 mAh/g;在1000 mA/g大電流密度下的放電容量為675.4mAh/g，當(dāng)電池又重新以100mA/g進(jìn)行充放電時(shí)，發(fā)現(xiàn)樣品的容量基本恢復(fù)到前10次以100 mA/g進(jìn)行充放電時(shí)的容量。
　　采用溶膠-凝膠法制備了鋁摻雜氧化鋅(AZO)/還原石墨烯（rGO）復(fù)合材料。鋁摻入了氧化鋅的晶格，顆粒狀的氧化鋅顆粒(60～150 nm)均勻分布在還原石墨烯納米片上。在100 mA/g的電流下，AZO/rGO復(fù)合材料的首次放電比容量