新型CuO/石墨烯复合材料的制备及其储锂性能研究

发布时间：2021-07-16 08:12

　　本论文以具有较高理论储锂容量的CuO（674 m Ah/g）为研究对象,采用不同方法制备具有不同形貌的CuO纳米材料,引入具有高电导率的石墨烯或N掺杂石墨烯,获得具有不同形貌的纳米复合材料,研究复合材料的锂离子电池负极储锂性能,实现CuO负极材料的锂离子电池储锂性能的改善。本工作有望为改善TMOs的锂离子电池负极储锂性能提供新方法,同时也有望为探索新一代锂离子电池负极活性材料提供新思路。（1）采用一步溶剂回流法制备米粒状CuO纳米棒/rGO复合材料。电化学测试结果显示,复合材料拥有较好的储锂性能,在100 mA/g的测试条件下经过100次循环充放电后,该复合材料仍保留762.6 mAh/g的可逆比容量,而单纯的CuO颗粒的比容量仅为188.3 mAh/g,即使在1.0 A/g的大电流密度下,该复合材料仍拥有425.5 mAh/g的可逆比容量。研究结果表明,石墨烯的引入极大地提高了CuO负极材料的比容量,同时改善了CuO负极材料的循环稳定性和倍率性能。（2）在米粒状CuO纳米棒/rGO复合材料的研究基础上,以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂,采用两步热处理过程制备介孔CuO纳米球... 

【文章来源】：湖南理工学院湖南省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

锂离子电池工作原理示意图

Poizot 等[41]首次报道了锂与过渡金属氧化物的可逆下：2(,,,,)2e M LiOM FeCoNiCuMn 应中电子的参与数与金属离子的价态有关。如 1 mo转移电子数为 2 mol；1 mol 三氧化二铁（Fe2O3）参 mol。由于多电子参与反应，当这类材料用于锂离子的理论比容量，其值相当于传统碳材料比容量的 2~类反应既不同于传统的嵌入/脱嵌机理，又有别于合种可逆的氧化还原反应机理。与锂发生反应时，金纳米颗粒，伴随着氧化锂的形成；当金属单质纳米放出锂，因此该反应被称为“转换反应”或“置换过程中，形成的金属纳米颗粒嵌入氧化锂矩阵。通惰性，但是在金属纳米颗粒的“催化”作用下，氧]。在去锂化过程中，氧化锂分解，同时金属纳米颗机理如图 1-2 所示。

4 石墨烯基碳材料在锂离子电池负极材料中的应用.1 石墨烯概述石墨烯是一种由sp2杂化的碳原子呈六角网状平面堆砌而成的蜂窝状平，是一种具有单原子层厚度的准二维材料，石墨烯可以看作是单层的石墨。图 1-3 示出了石墨烯的原子结构示意图。一般认为，完美的准二维材料本力学性质不稳定，难以在室温环境下单独存在。直到 2004 年石墨烯的发了准二维材料可以单独存在[61]。石墨烯中碳原子以 sp2杂化，碳原子与自身的其他 3 个碳原子形成 3 个 键，使石墨烯拥有较好的力学性能。杂化碳原直于石墨烯晶面的 P 轨道与相邻碳原子的 P 轨道“肩并肩”重叠形成共轭似无数个苯环连在一起。石墨烯具有卓越的理化性质，比表面积大（/g），化学性质稳定，有“材料之王”、“黑金”等美誉。石墨烯一经问起了人们的极大兴趣，在能量存储与转换、催化、电子器件、光学等领域了广泛的研究热潮，它的出现将彻底改变 21 世纪。


本文编号：3286636