石墨烯复合电极材料的制备及其电性能研究

《石墨烯复合电极材料的制备及其电性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、隶劫女·粤硕士学位论文万方数据石墨烯复合电极材料的制备及其电性能研究万方数据PreparationandelectricalpropertiesofgraphenecompositeelectrodematerialAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYHEYan-junSupervisedbyProf．YUXin-quanSchoolofMaterialsScienceandEngineeringSo

2、utheastUniversityMrach2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档

3、，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：Ⅺ他j、7万方数据摘要石墨烯复合电极材料的制备及其电性能研究石墨烯具有二维晶体结构，是一种新型的碳材料，其独特的二维结构使其在电学、力学、热学等领域均有着广泛的应用前景，尤其是在锂离子电池方面有着巨大的潜力。相较于传统的石墨负极材

4、料，石墨烯拥有超高的比表面积、优异的导电性能、较高的比容量，从而成为新型负极材料的研究热点。本文研究了石墨烯及其复合电极材料的制各和影响因素。通过添加不同含量的氧化剂，制备了氧化程度不同的氧化石墨；以该氧化石墨作为前驱体，通过微波爆炸法和化学还原法制备出了石墨烯；将石墨烯与Fe304和Mn30。进行复合，获得了复合电极材料。研究了复合材料的微观形貌及电化学性能，以及前驱体氧化程度对锂电池性能的影响。通过SEM、TEM、XRD、AFM等表征手段对石墨、氧化石墨、石墨烯的微观形态进行了研究。在石墨的氧化过程中，随着高锰酸钾用量

5、的增加，氧化石墨的氧化程度提高，片层间距增大。在还原为石墨烯的过程中，随着氧化石墨氧化程度的提高，还原所得的石墨烯的二维尺寸变小，比表面积增大，电容量增加。将质量不同的石墨烯分别与Fe304和Mn304复合，制备石墨烯／Fe304和石墨烯／Mn304复合材料。通过SEM、TEM、XRD等表征手段对复合物的表面形貌进行了表征，结果表明两种复合物均形成“Anchored”型结构，这种结构是其制成电池后循环性能得以提高的基础。其中Fe304纳米颗粒的尺寸在10nm左右，Mn304纳米颗粒的尺寸在5nm左右。由于两种过渡金属氧化物

6、与石墨烯的结合力的差异，Mn304在石墨烯上的负载密度上要低于Fe304。随着氧化石墨氧化程度的降低，还原所得的石墨烯表面和边缘的悬键和缺陷减少，从而导致石墨烯上可负载金属氧化物纳米颗粒的活性点减少，两种复合物中负载的纳米颗粒数量也随之减少。将制备的石墨烯／Fe304、石墨烯fIVln304复合物组装成锂离子电池，在400mA／g的电流密度下充放电测试发现，两种复合材料首次放电的比容量分别达到了1716．23mAh／g和1586．43mAh／g，100次循环后，放电比容量依旧分别保持在620mAh／g和614mAh／g，库

7、伦效率均高达99．5％以上。随着氧化石墨氧化程度的降低，两种复合物锂电池的比容量均有所下降，但仍大于传统石墨的理论比容量。关键词：石墨烯；不同氧化程度；过渡金属氧化物；负极材料；锂离子电池万方数据东南大学硕士学位论文PreparationandelectricalpropertiesofgraphenecompositeelectrodematerialAbstractGrapheneisanewtypeofcarbonmaterialwithatwo—dimensionalstructure，ithasextremely

8、wideapplicationprospectinvariousareaduetoitsuniquestructure，especiallyinthelithium—ionbatteries．Comparedtothetraditionalgraphiteanodematerial，grapheneha