鉍基負極材料的制備及電極性能的研究.pdf

1、氧化鉍（Bi2O3）被認為是一種有應(yīng)用前景的鎳氫電池負極材料，具有低成本、低毒、安全性高等優(yōu)點。然而實際上有關(guān)于氧化鉍作為鎳氫電池負極材料的報道卻很少，本文圍繞氧化鉍材料的制備及其電極性能開展了如下的工作：
　?。?）中空管狀結(jié)構(gòu)Bi2O3的合成及其電化學性能
　　本章中采用水熱法在不同條件（pH值，水熱溫度，水熱時間）下一步合成出Bi2O3粉體材料。實驗結(jié)果表明，材料的合成條件在一定程度上影響了氧化鉍的結(jié)構(gòu)和電化學性能。光

2、滑中空管狀結(jié)構(gòu)Bi2O3的最優(yōu)合成條件為：pH=13，水熱溫度為180℃，水熱反應(yīng)時間為15小時。中空管狀結(jié)構(gòu)Bi2O3用于鎳氫電池負極材料表現(xiàn)出了較好的電化學性能，最大放電容量為295mAh/g，在充放電循環(huán)50次后，容量保持率超過89%。
　?。?）鉍基/石墨烯復合材料的電極性能研究
　　本章節(jié)利用氧化石墨烯的大比表面積、高導電性和催化特性，改性堿式碳酸鉍（Bi2O2CO3）的形貌結(jié)構(gòu)，提高其導電性和反應(yīng)活性點，從而實現(xiàn)

3、改善材料的電極性能。在水熱條件下，納米Bi2O2CO3顆粒均勻地生長在石墨烯表面，形成石墨烯改性堿式碳酸鉍復合材料。電化學測試結(jié)果表明，復合量為3wt%氧化石墨烯（TNGO）的樣品顯示了最高的首次放電容量（320mAh/g），但50次循環(huán)后，容量保持率僅為82%。復合3wt%高純還原石墨（TNPRGO）的樣品展示了最優(yōu)的循環(huán)穩(wěn)定性，其在60mA/g的電流密度下，循環(huán)50次后放電容量保持最大放電容量（305mAh/g）的87%。氧化石墨烯

4、改性堿式碳酸鉍復合材料電極最大放電容量的提高歸因于氧化石墨烯（TNGO）表面大量的官能團起到催化作用，提高了電極材料的反應(yīng)活性。實驗結(jié)果說明高純還原石墨烯的復合有效改善了的電極的循環(huán)穩(wěn)定性，主要來源于高純還原石墨烯穩(wěn)定的物理化學結(jié)構(gòu)，為電極材料在充放電反應(yīng)過程中提供了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，從而提升了電極的循環(huán)穩(wěn)定性。
　?。?）納米結(jié)構(gòu)Bi2S3及其石墨烯復合材料
　　本文最后采用水熱法制備了納米棒狀和管狀的Bi2S3以及Bi2S3/

5、氧化石墨烯復合材料。實驗結(jié)果表明，Bi2S3納米管的最大放電容量達到330mAh/g，50個循環(huán)后容量僅為86mAh/g。雖然Bi2S3/石墨烯復合電極材料的最大放電容量為275mAh/g，但50個充放電循環(huán)后，放電容量仍然保持240mAh/g，容量保持率達到88%。復合電極材料良好的循環(huán)穩(wěn)定性能得益于氧化石墨烯的復合提供了穩(wěn)定的二維結(jié)構(gòu)，細化了硫化鉍的顆粒，大幅度提高材料的電導率和反應(yīng)活性點。而管狀Bi2S3在充電過程中結(jié)構(gòu)容易被破壞