微量石墨烯包覆钴酸锂的制备与电化学性能
发布时间：2021-04-06 05:42
通过改性Hummers法制备少层氧化石墨烯,取微量氧化石墨烯与高温固相法制得的LiCoO2复合,经高温还原干燥处理形成石墨烯/LiCoO2复合正极材料。实验通过X射线衍射（XRD）、红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）以及电化学测试等方法,研究材料的结构、形貌和电化学性能。制备的还原氧化石墨烯能有效包覆LiCoO2晶体颗粒团,减少LiCoO2与电解液的直接接触,与LiCoO2颗粒形成三维纳米级导电网络,并显著提高导电性。电化学实验表明:通过石墨烯的包覆,石墨烯/LiCoO2复合材料在0.1 C下,放电比容量达到162.56 mAh/g,并且在1 C下循环100次后,放电比容量由160.2 mAh/g衰减至152.8 mAh/g,而5 C下,石墨烯/LiCoO2复合材料的放电比容量为122.37mAh/g。
【文章来源】：电源技术. 2020,44(10)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１?石墨烯／ＬｉＣｏ０２复合材料制备流程??１．２样品结构与形貌分析??
ｌｇａｒｄ?２４００聚丙烯多孔膜），金属??锂片、电解液［１〇１〇１＾１１？以印０＋０￡〇＝１：１，质量比］组装成??扣式电池。将扣式电池置于电池性能测试系统（新威尔有限公??司）进行充放电性能测试，测试电压为２．７￣４．３?Ｖ，以０．１?Ｃ充放??电电流测试电池容量，以１?Ｃ充放电电流测试电池循环寿命；??使用ＣＨＩ６６０Ｅ电化学工作站（上海辰华）对扣式电池进行交流??阻抗测试，测试频率为０．０５？１０６?Ｈｚ。??２结果与讨论??２．１石墨、氧化石墨烯与石墨烯的结构特征??图２为石墨、氧化石墨烯与石墨烯的ＸＲＤ图，石墨在??２９＝２６°附近出现（００２）晶面衍射峰，无其他杂峰出现，说明石??墨晶体片层的空间排布非常整齐；当石墨被氧化后，石墨的晶??体结构被破环，（００２）晶面峰消失，在２０＝１０°附近出现一个很??强的衍射峰，为氧化石墨烯的（００１）晶面峰，通过氧化反应使石??墨的晶体结构转化成了氧化石墨烯的结构，石墨片层与层之??间以及边缘部位引入了羧基，轻基和环氧基等含氧基团，使层??与层间的距离增大；当氧化石墨烯被还原后，在２６＝２３°附近??出现一个峰变宽且强度减弱的峰，该峰位置与石墨（００２）晶面??峰位置相近，表明该还原产物为石墨烯〇??１０?２０?３０?４０?５０?６０??２０／（。＞??图２?石墨、氣化石墨烯与石墨烯的ＸＲＤ图??２．２石墨烯／?ＬｉＣｏ０２复合正极材料的结构与形貌特??征??图３为ＬｉＣｏ０２、石墨烯／ＬｉＣｏ０２复合材料的ＸＲＤ谱图，??从图中的谱线可以看出合成的ＬｉＣ〇０２与标准卡片??ＰＤＦ＃７５－０５３２中的谱线一致，特征衍射峰——对应，尖锐的主??峰表明其
?究与设计??烯包覆的ＬｉＣ〇０２特征衍射峰也同样与之对应，表明所合成的??石墨烯／ＬｉＣ〇０２复合材料的晶型结构没有被改变，石墨烯／Ｌｉ－??Ｃｏ０２复合材料的（１０１）（１０４）（１０７）等晶面峰值比高，加了石墨烯??的ＬｉＣｏ０２复合材料结晶度更好。??２?－?３??．丨，??ｆ?石墨稀／ＬｉＣｏＯ，??１１?．??Ｊ．．??ＬｉＣｏＯ，??ＰＤＦ＃７５－０５３２??，?ｉｉ?ｋ??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??２０／（＂）??图３?石墨烯／ＬｉＣｏ０２复合材料和１＿丨０〇０２的父８０图??⑷试化?“?烯的ＴＥＭＷ?（ｂ＞ＬｉＣｏ（ＶｆｔＳＥＭ｜？ｌ??（ｃ）石墨烯／ＬｉＣｏＯ，Ｈ合材料的（ｄ＞石堪如／ＬｉＣｏＯ，Ｍ合材料好部??ＳＥＭＩＳＩ?放大的ＳＥＭ阁??为了进一步验证氧化石墨烯是否被还原，利用傅里叶红??外光谱仪对氧化石墨烯与复合材料进行了分析，如图４所示，??在红外光谱图中，氧化石墨烯主要包括以下峰：３?４１５?ｃｍ－１与??１?３９７?ｃｍ－１处的峰为一ＯＨ的振动峰与其变形振动吸收峰，??１?７２５?ｃｍ－１处的峰为羧基Ｃ＝０键的伸缩振动峰，１?６２０?ｃｎｒ１??处的峰为Ｃ＝Ｃ／Ｃ一Ｃ的吸收峰，１?０６８?ｃｎｒ１处的峰为Ｃ一０的??振动峰；而在石墨烯／ＬｉＣｏ０２复合材料红外谱线中，３?４１５?ｃｎｒ１??处的一ＯＨ吸收峰明显减小，幾基Ｃ＝０键的伸缩振动峰和??Ｃ—０的振动峰减小甚至消失，这表明氧化石墨烯中的绝大部??分含氧官能团被除去，得到还原氧化石墨烯，并成功制备了石??墨烯／ＬｉＣｏ０２复合材料。??图４?氧化石墨烯、ＬｉＣｏ０２与石
本文编号：3120877
【文章来源】：电源技术. 2020,44(10)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
图１?石墨烯／ＬｉＣｏ０２复合材料制备流程??１．２样品结构与形貌分析??
ｌｇａｒｄ?２４００聚丙烯多孔膜），金属??锂片、电解液［１〇１〇１＾１１？以印０＋０￡〇＝１：１，质量比］组装成??扣式电池。将扣式电池置于电池性能测试系统（新威尔有限公??司）进行充放电性能测试，测试电压为２．７￣４．３?Ｖ，以０．１?Ｃ充放??电电流测试电池容量，以１?Ｃ充放电电流测试电池循环寿命；??使用ＣＨＩ６６０Ｅ电化学工作站（上海辰华）对扣式电池进行交流??阻抗测试，测试频率为０．０５？１０６?Ｈｚ。??２结果与讨论??２．１石墨、氧化石墨烯与石墨烯的结构特征??图２为石墨、氧化石墨烯与石墨烯的ＸＲＤ图，石墨在??２９＝２６°附近出现（００２）晶面衍射峰，无其他杂峰出现，说明石??墨晶体片层的空间排布非常整齐；当石墨被氧化后，石墨的晶??体结构被破环，（００２）晶面峰消失，在２０＝１０°附近出现一个很??强的衍射峰，为氧化石墨烯的（００１）晶面峰，通过氧化反应使石??墨的晶体结构转化成了氧化石墨烯的结构，石墨片层与层之??间以及边缘部位引入了羧基，轻基和环氧基等含氧基团，使层??与层间的距离增大；当氧化石墨烯被还原后，在２６＝２３°附近??出现一个峰变宽且强度减弱的峰，该峰位置与石墨（００２）晶面??峰位置相近，表明该还原产物为石墨烯〇??１０?２０?３０?４０?５０?６０??２０／（。＞??图２?石墨、氣化石墨烯与石墨烯的ＸＲＤ图??２．２石墨烯／?ＬｉＣｏ０２复合正极材料的结构与形貌特??征??图３为ＬｉＣｏ０２、石墨烯／ＬｉＣｏ０２复合材料的ＸＲＤ谱图，??从图中的谱线可以看出合成的ＬｉＣ〇０２与标准卡片??ＰＤＦ＃７５－０５３２中的谱线一致，特征衍射峰——对应，尖锐的主??峰表明其
?究与设计??烯包覆的ＬｉＣ〇０２特征衍射峰也同样与之对应，表明所合成的??石墨烯／ＬｉＣ〇０２复合材料的晶型结构没有被改变，石墨烯／Ｌｉ－??Ｃｏ０２复合材料的（１０１）（１０４）（１０７）等晶面峰值比高，加了石墨烯??的ＬｉＣｏ０２复合材料结晶度更好。??２?－?３??．丨，??ｆ?石墨稀／ＬｉＣｏＯ，??１１?．??Ｊ．．??ＬｉＣｏＯ，??ＰＤＦ＃７５－０５３２??，?ｉｉ?ｋ??１０?２０?３０?４０?５０?６０?７０?８０?９０??２０／（＂）??图３?石墨烯／ＬｉＣｏ０２复合材料和１＿丨０〇０２的父８０图??⑷试化?“?烯的ＴＥＭＷ?（ｂ＞ＬｉＣｏ（ＶｆｔＳＥＭ｜？ｌ??（ｃ）石墨烯／ＬｉＣｏＯ，Ｈ合材料的（ｄ＞石堪如／ＬｉＣｏＯ，Ｍ合材料好部??ＳＥＭＩＳＩ?放大的ＳＥＭ阁??为了进一步验证氧化石墨烯是否被还原，利用傅里叶红??外光谱仪对氧化石墨烯与复合材料进行了分析，如图４所示，??在红外光谱图中，氧化石墨烯主要包括以下峰：３?４１５?ｃｍ－１与??１?３９７?ｃｍ－１处的峰为一ＯＨ的振动峰与其变形振动吸收峰，??１?７２５?ｃｍ－１处的峰为羧基Ｃ＝０键的伸缩振动峰，１?６２０?ｃｎｒ１??处的峰为Ｃ＝Ｃ／Ｃ一Ｃ的吸收峰，１?０６８?ｃｎｒ１处的峰为Ｃ一０的??振动峰；而在石墨烯／ＬｉＣｏ０２复合材料红外谱线中，３?４１５?ｃｎｒ１??处的一ＯＨ吸收峰明显减小，幾基Ｃ＝０键的伸缩振动峰和??Ｃ—０的振动峰减小甚至消失，这表明氧化石墨烯中的绝大部??分含氧官能团被除去，得到还原氧化石墨烯，并成功制备了石??墨烯／ＬｉＣｏ０２复合材料。??图４?氧化石墨烯、ＬｉＣｏ０２与石
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