石墨烯用作锂离子电池负极材料的电化学性能

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1、第2071卷2年第33月期中国科技论文CHINASCIENCEPAPERV01．7No．3Mar．2012石墨烯用作锂离子电池负极材料的电化学性能高云雷，赵东林，白利忠，张霁明，张凡，谢卫刚(北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室，碳纤维及功能高分子教育部重点实验室，北京100029)摘要：以天然鳞片石墨为原料，通过氧化、离心分离、低温氢气还原和超声分散处理制备了高品质的石墨烯片(1~4层)。采用透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱、X_射线衍射(XRD)等测

2、试方法对石墨烯的结构和形貌进行了研究。通过恒流充放电、循环伏安法(cV)和交流阻抗(EIS)等手段研究了石墨烯用作锂离子电池负极材料的电化学性能。结果表明在0．2mA／cm2的电流密度下石墨烯首次可逆比容量为1005mAh／g，经过3O个循环后放电比容量保持在609mAh／g，在大电流密度下放电容量仍然能保持576rnAh／g，表明石墨烯负极材料具有优异的倍率性能。关键词：石墨烯；电化学性能；锂离子电池；负极材料中图分类号：O613．71；0646文献标志码：A文章编号：2095—2783(2012)03—0201—5

3、Electrochemicalperformanceofgraphenesheetsasanodematerialforlithium．ionbatteriesGaoYunlei，ZhaoDonglin，BaiLizhong，ZhangJiming，ZhangFan，XieWeigang(StateKeyLaboratoryofChemicalResourceEngineering，KeyLaboratoryofCarbonFiberandFunctionalPolymers，MinistryofEducation，B

4、eijingUniversityofChemicalTechnology，Beijing100029，China)Abstract：Wepreparedhighqualitygraphenesheetswithacurledmorphologyconsistingofathinwrinkledpaper-likestructureandfewerlayers(1-4layers)hasbeenpreparedfromnaturalgraphitebyoxidation，hydrogenreductionat400℃an

5、dultrasonictreatment．Graphenesheetswereinvestigatedasanodematerialforlithiumionbakeriesbytransmissionelectronmicroscopy(TEM)，high-resolutionTEM，X-raydifraction，Fouriertransforminfraredspectroscopy,Ramanspectroscopyandavarietyofelectrochemicaltestingtechniques．Th

6、eelectrochemicalperformancetestingresultsshowedthatthefirstreversiblespecificcapacityofthegraphenesheetelectrodewasashighas1005mAh／gatacurrentdensityof0．2mA／cm2．After30cyclesthereversiblespecificcapacityWasstillmaintainedat609mAh／g．Evenatahighcurrentdensityof1mm

7、／cnl，thereversiblespecificcapacitycouldremainat576mAh／gafter30cycles．Theseresultsindicatethatthepreparedhighqualitygraphenesheetswepreparedpossessexcellentelectrochemicalperformancesforlithiumstorage．Keywords：graphenesheets；electrochemicalperformance；lithiumionb

8、aReries；anodematerial锂离子电池具有电压高、比能量高、无记忆效应、池的负极材料对于整个电池的性能起到关键作用，因此循环寿命长和无环境污染等特点，被广泛应用于移动电负极材料成为近几年的研究热点。商业锂离子电池的负话、笔记本电脑和其他便携式电子设备中】。锂离子电极材料多为石墨材料。石墨具有结晶的层状结构，易于收稿日