锂离子电池负极材料纳米石墨烯的电化学性能研究

发布时间：2021-03-07 00:56

　　可再充电锂离子电池已经被广泛应用于生活中各个方面。随着智能时代的到来,急需研发出新型储锂材料以满足高能量大功率储能器件的要求。就锂离子电池负极碳基材料而言,商用锂离子电池负极材料石墨因理论比容量低而严重限制了整个锂离子电池电化学性能的提高。石墨烯本身作为锂离子电池负极在充放电过程中因结构重新堆叠从而导致比容量的迅速下降。并且通过“自上而下”的方法制备的石墨烯不能实现精确的结构控制,阻碍在原子或分子水平上的结构-性能关系的研究。纳米石墨烯、富勒烯等碳族同素异形体因其特殊的分子结构和边缘构型而备受关注。本文通过有机合成制备了3D纳米石墨烯HBC-3-COOH和C₆₀（OH）₁₂/GO复合物作为锂离子电池负极材料,二者表现出良好的循环性能和出色的倍率性能。（1）通过有机合成制备了具有自组装结构的3D纳米石墨烯HBC-3-COOH,HBC-3-COOH具有大的层间距和独特的纳米洋葱结构。HBC-3-COOH作为锂离子电池负极材料以0.2 A g^-1的电流密度恒电流充放电循环100圈后,3D纳米石墨烯HBC-3-COOH的可逆放电... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

碳同素异形体示意图

化学阻抗图谱（Electrochemical impedance spectroscopy）测试表研究电极材料的电极过程动力学、双电层和扩散等复杂反应机理图谱测试对电化学系统干扰小、对整个锂离子电池内部的损坏小提供多角度的电化学系统状态及反应过程中的信息等。锂离子电程和机理及其复杂，一般把测试得到的电化学阻抗图谱用 Zsimp获得如图 2-1 所示的锂离子电池电化学阻抗模拟电路图（Nyquist经电化学阻抗图谱后模拟得到的等效电路图中，RΩ表示整个扣的欧姆阻抗；Rf和是正负极电极材料和电解液界面形成的 SEIolyte interface）膜阻抗值，Cf代表 SEI 膜界面的阻抗相对应的电个锂离子电池反应过程中的锂离子在电极材料、电解液和电极界中的电荷转移阻抗。W 是指电极材料中的 Warburg 阻抗，代表锂化学系统中的扩散阻抗。通过将测试得到的阻抗实部为横轴、虚得到电化学阻抗图谱。本论文中 3D 纳米石墨烯 HBC-3-COOH H)12/GO 复合物电极材料的电化学阻抗图谱测试采用的是上海辰司的电化学工作站(CHI 660E)。

图 3-3 3D 纳米石墨烯 HBC-3-COOH 的 XRD 图 分析装结构的 3D 纳米石墨烯 HBC-3-COOH 进行 SEM 分析 HBC-3-COOH 的微观结构如图 3-4 所示。从图中可以看BC-3-COOH 呈现纳米颗粒状，颗粒大小为 20-60 nm 左BC-3-COOH 的纳米颗粒能够增加纳米石墨烯的比表面 HBC-3-COOH 电极与电解液之间的接触面积，缩短锂于提高 3D 纳米石墨烯 HBC-3-COOH 的放电比容量及倍


本文编号：3068118