(SnS 2 、MoS 2 、CaGeO 3 )/石墨烯复合材料的合成及其储锂性能研究
发布时间：2021-06-17 06:41
本文针对锂离子电池商用负极材料--石墨容量低、安全性能差的缺陷,采用简单液相法制备了一系列石墨烯复合材料,以期得到容量高、安全性能好的新型锂离子电池负极材料。具体介绍如下:（1）以无水Sn Cl4溶液和硫脲作为锡源和硫源、乙二醇作为溶剂,用一步溶剂热法制备了二硫化锡/石墨烯复合材料（Sn S2/RGO）。TEM结果显示直径为3-5 nm的Sn S2量子点均匀贴附在石墨烯表面。对Sn S2/RGO复合材料进行电化学性能测试,首次充-放电比容量分别为782.8 m Ahg-1和1830.3 m Ahg-1。在100 m Ag-1电流密度下循环200圈后,Sn S2/RGO复合材料可逆容量保持在520 m Ahg-1,容量保持率高达66.45%。相比之下,纯Sn S2在200次循环之后,可逆容量仅为66.7 m Ahg-1,容量保持率只有10%。（2）以二水合钼酸钠和硫代乙醇酸作为钼源和硫源,加入氧化石墨烯,用水热法原位合成了具有多孔结构的二硫化钼/石墨烯复合材料（Mo S2/RGO）。对Mo S2/RGO复合材料进行电化学性能测试,首次充-放电比容量分别达652.2 m Ahg-1和103...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池工作原理图
图 1.2 常用石墨烯复合材料合成路径图[66]目前已有很多报道证实石墨烯的掺杂，与合金、金属氧化物、金属硫化物形成复合材料，可以有效地提高其作为锂离子电池负极材料的容量、稳定性率性能等[67-71]。如 Zhou 等[72]将氮掺杂的石墨烯与 SnO2进行复合，制备复合料 SnO2NC@N-RGO。在循环 500 圈之后比容量仍可达到 1346 mAhg-1，表现了优异的循环稳定性能。Zhang 等[73]合成了超薄 MoS2纳米片与石墨烯复合材，此复合材料显示了优异的倍率性能。在 0.2、0.5、1、2、3、5 和 10 C 电流，比容量分别为 946、889、875、835、808、774 和 709 mAhg-1。在电流增大 10 C 的情况下容量衰减仅为 25%。Mei 等[74]通过低温回流法合成了超小的nS2微晶与石墨烯复合材料。作为锂离子电池负极时，在 0.1 C 电流下循环 20后比容量可达 1034 mAhg-1。在 1 C 和 5 C 电流下循环 450 圈，比容量分别为73 mAhg-1和 415 mAhg-1。结果表明，石墨烯的加入有效地提高了复合材料的逆容量、循环稳定性和倍率性能。
A为180 ℃制备SnS2/RGO 复合材料 XRD 图谱; B 为不同反应温度(160、170、180 ℃制备 SnS2/RGO 复合材料 XRD 对比图谱扫描电子显微镜（SEM）对 SnS2/RGO 复合材料进行形貌分析。图 3.2低倍率下样品整体形貌呈卷曲的、多褶皱的层状结构。图 3.2 B、C 分是 2 μm、1 μm 时样品的 SEM 图像，可以得到 SnS2/RGO 复合材料的 50 nm 左右。在该 SEM 图像上没有看到 SnS2量子点的存在，但在之后倍率的 TEM 图像上可观察到 SnS2量子点。图 3.2 D-F 分别显示了 2、应物（SnCl4和硫脲）在 180 ℃得到的 SnS2/RGO 复合材料的扫描图像应物浓度的增加，得到复合材料的厚度也逐渐增加，特别是 4 倍浓度时到明显的结块现象。因此选择得到较薄层状结构产物的 1 倍反应物浓后的表征和性能测试。
本文编号：3234689
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
锂离子电池工作原理图
图 1.2 常用石墨烯复合材料合成路径图[66]目前已有很多报道证实石墨烯的掺杂，与合金、金属氧化物、金属硫化物形成复合材料，可以有效地提高其作为锂离子电池负极材料的容量、稳定性率性能等[67-71]。如 Zhou 等[72]将氮掺杂的石墨烯与 SnO2进行复合，制备复合料 SnO2NC@N-RGO。在循环 500 圈之后比容量仍可达到 1346 mAhg-1，表现了优异的循环稳定性能。Zhang 等[73]合成了超薄 MoS2纳米片与石墨烯复合材，此复合材料显示了优异的倍率性能。在 0.2、0.5、1、2、3、5 和 10 C 电流，比容量分别为 946、889、875、835、808、774 和 709 mAhg-1。在电流增大 10 C 的情况下容量衰减仅为 25%。Mei 等[74]通过低温回流法合成了超小的nS2微晶与石墨烯复合材料。作为锂离子电池负极时，在 0.1 C 电流下循环 20后比容量可达 1034 mAhg-1。在 1 C 和 5 C 电流下循环 450 圈，比容量分别为73 mAhg-1和 415 mAhg-1。结果表明，石墨烯的加入有效地提高了复合材料的逆容量、循环稳定性和倍率性能。
A为180 ℃制备SnS2/RGO 复合材料 XRD 图谱; B 为不同反应温度(160、170、180 ℃制备 SnS2/RGO 复合材料 XRD 对比图谱扫描电子显微镜（SEM）对 SnS2/RGO 复合材料进行形貌分析。图 3.2低倍率下样品整体形貌呈卷曲的、多褶皱的层状结构。图 3.2 B、C 分是 2 μm、1 μm 时样品的 SEM 图像，可以得到 SnS2/RGO 复合材料的 50 nm 左右。在该 SEM 图像上没有看到 SnS2量子点的存在，但在之后倍率的 TEM 图像上可观察到 SnS2量子点。图 3.2 D-F 分别显示了 2、应物（SnCl4和硫脲）在 180 ℃得到的 SnS2/RGO 复合材料的扫描图像应物浓度的增加，得到复合材料的厚度也逐渐增加，特别是 4 倍浓度时到明显的结块现象。因此选择得到较薄层状结构产物的 1 倍反应物浓后的表征和性能测试。
本文编号：3234689
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