硫化鋅石墨烯復(fù)合納米材料的合成與在鋰離子電池中的應(yīng)用.pdf

1、社會(huì)發(fā)展到今天，人們對(duì)能源的依賴程度越來(lái)越深，提供能源的儲(chǔ)能設(shè)備越來(lái)越受到人們的重視。其中鋰離子二次電池受到全世界的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的鋰離子電池已經(jīng)無(wú)法滿足人們要求，提高儲(chǔ)能設(shè)備的性能，是社會(huì)亟待解決的問(wèn)題。負(fù)極是電池重要的組成部分，目前市場(chǎng)上常用的石墨負(fù)極，基本已經(jīng)接近理論比容量，已達(dá)到材料的上限。合金類(lèi)、金屬氧化物、金屬硫化物具有高比容量、低成本、環(huán)境友好和安全性高等優(yōu)點(diǎn)，一直被認(rèn)為是極具潛力的下一代負(fù)極材料。然而，該類(lèi)負(fù)極材料在充電

2、過(guò)程中體積變化巨大、及氧化物硫化物導(dǎo)電性能差的問(wèn)題，導(dǎo)致活性物質(zhì)粉化脫離主體，有效成分得不到有效利用，造成循環(huán)壽命差，阻礙進(jìn)一步實(shí)用化。
　　我們以金屬ZnS為研究對(duì)象，對(duì)于其體積變化大和導(dǎo)電性差的問(wèn)題，從以下方面對(duì)材料進(jìn)行改進(jìn);在材料中引入高導(dǎo)電性碳材料石墨烯(rGO)，氧化石墨烯水溶液中引入鋅鹽離子，具有高的比表面積，且表面有各種含氧基團(tuán)，能夠結(jié)合鋅鹽正離子。經(jīng)過(guò)高溫水熱反應(yīng)，我們得到了具有特殊結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，即石墨烯表面負(fù)載半

3、球形空心納米ZnS顆粒的ZnS/rGO復(fù)合材料。通過(guò)控制溫度、原料配比得到不同形貌的復(fù)合材料，當(dāng)ZnS與GO比例達(dá)到1∶1，反應(yīng)溫度為180℃時(shí)，得到空心ZnS顆粒粒徑為200 nm左右，在電流密度為100 mAg-1時(shí)，30次循環(huán)比容量仍有510 mAhg-1。
　　通過(guò)增加還原劑葡萄糖尿素聚合樹(shù)脂的量和600℃高溫處理的手段，我們將石墨烯表面ZnS顆粒尺寸降到幾個(gè)納米大小，并在石墨烯表面成功覆蓋一層碳層。100次循環(huán)后比容量仍

4、有714 mAhg-1。
　　引入Fe元素，水熱過(guò)程直接加入Fe2+鹽，通過(guò)一步反應(yīng)得到摻雜Fe的ZnS/rGO-Fe復(fù)合材料，由SEM分析看出，材料仍然保持原來(lái)的半球空心形貌，XRD圖譜分析，鐵元素以FeS的形式存在。在電流密度為100 mAhg-1，循環(huán)性能表現(xiàn)較好，100次循環(huán)后，剩余可逆比容量接近600 mAhg-1。
　　我們將材料利用高溫熔融的方法，進(jìn)行載硫處理，在ZnS/rGO表面均勻覆蓋一層單質(zhì)硫，通過(guò)對(duì)不同