钒基石墨烯复合材料的制备及电化学性能研究

发布时间：2021-03-20 20:49

　　由于人类对资源和环境的过度使用,导致资源短缺和环境退化问题日益加剧,因此人类迫切的需要开发清洁高效可再生的能量存储和转换器件。二次电池已广泛应用于消费电子、航空航天、电动汽车等领域。电极材料是二次电池的关键因素,直接影响着储能器件的循环寿命、能量密度、安全性等因素,因此开发新型高能量密度,长寿命、低成本及安全性的电池材料迫在眉睫。本文主要针对钒基氧化物、硫化物与石墨烯组装的纳米复合材料微观结构与电化学储能特性展开研究。为了解决传统过渡金属氧化物和硫化物导电性差的缺点,以高导电性、柔性三维石墨烯泡沫（GF）为基底,利用溶剂热法生长V₂O₅/GF纳米片阵列的复合材料,再包覆一层盐酸多巴胺,经煅烧处理,获得氮掺杂碳包覆五氧化二钒/泡沫石墨烯纳米核壳阵列电极（N-C@V₂O₅/GF）。由于GF的导电支撑和N-C层的包覆作用,作为锂离子电池正极呈现出极好的循环稳定性和倍率性能。1C电流密度下放电容量可达293 mAh g^-1,在5C的电流密度下循环1000圈后依然有223 mAh g

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：51 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锂/钠离子电池原理图

颜色变成褐色。向褐色溶液中倒入 65ml 乙醇,将混合溶液转移到 100ml 反应中，再将腐蚀好的 2*2 cm2三维石墨烯泡沫浸没到反应釜的溶液中，密封加，在 200℃下保持 3 小时。待反应釜冷却至室温，将样品从反应釜中取出，使去离子水和酒精清洗数次，放入马弗炉中 350℃煅烧 2 小时来获得 GF+V2O5米片阵列。V2O5纳米片阵列的负载量约为 0.8 mg cm-2。称量 0.1 g 盐酸多巴，将它溶于 45ml 去离子水中，同时放入上步支撑的 GF+V2O5纳米片阵列，分混合搅拌，在 85 ℃下保持 24 h。氩气保护气下 650 ℃煅烧 2.5 小时制备出F+ V2O5/N-C 纳米片核壳阵列。.2 结果与讨论.2.1 GF+V2O5/N-C 复合材料的结构表征图 3-1 为 GF+V2O5/N-C 阵列复合材料的合成示意图。GF 是通过 CVD 法泡沫镍上生长的多层石墨烯，在把泡沫镍通过化学腐蚀得到泡沫石墨烯。通简单的溶剂热的方法，在泡沫石墨烯上生长 V2O5纳米片阵列。在 GF+V2O5纳片阵列表面均匀的包覆一层超薄的 N-C 层。

图 3-5 GF 的透射电子显微镜图Fig.3-5 TEM images of graphene foam图 3-6 V2O5纳米片的透射电镜图Fig.3-6 TEM image of V2O5nanoflakes(a1) (b1)(b2)(a1) (b1)

【参考文献】：
期刊论文
[1]锂离子电池负极材料的研究现状及展望[J]. 刘金玉,王艳,孟玲菊,王晓忠,焦连升.  河北民族师范学院学报. 2017(04)
[2]锂离子电池负极材料研究进展[J]. 李春晓.  新材料产业. 2017(09)



本文编号：3091650