Fe 2 O 3 /石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究
发布时间：2021-04-25 14:25
在锂离子电池电极材料中,过渡金属氧化物由于具有较高的比容量被广为研究。其中,氧化铁由于具有高比容量（1007mAh/g）、低成本、资源丰富、无污染等优点引起人们的研究兴趣。然而,氧化铁材料在充放电循环过程中体积形变过大导致电极结构退化,循环性能变差,严重制约了其在锂离子电池的应用。通过氧化铁和石墨烯的复合,一方面提高了电极材料的电传导性,另一方面石墨烯大的比表面积为氧化铁的体积形变提供了缓冲空间,能够很好的改善电极的电化学性能。首先,通过油浴法和水热法两种方法合成了铁氧化物/石墨烯（Fe2O3/G）负极复合材料,并在500℃氩气氛中退火3h。通过XRD和XPS等表征手段发现在500℃下退火会使复合材料中的部分碳被氧化,进一步发现用油浴法制备的复合材料中氧化石墨GO很大一部分未被还原成为石墨烯。在100mA/g的电流密度下,经过50次循环后,电池比容量稳定在350 mAh/g左右,容量较低归因于材料中的石墨烯含量较多,另一方面,用水热法制备的材料电荷转移阻抗小于用油浴法制备的材料,因此将在下一步实验中将调整石墨烯和金属氧化物的比例并通过水热法制备复合材料。接着,通过水热法制备不同配比的F...
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池
1.2.1 锂离子电池的结构
1.2.2 锂离子电池的工作原理
1.2.3 锂离子电池的特点
1.3 锂离子电池负极材料研究进展
1.3.1 碳负极材料
1.3.2 非碳负极材料
1.3.3 复合电极材料
1.4 石墨烯及石墨烯复合材料
1.4.1 石墨烯
1.4.2 石墨烯复合材料
1.5 选题依据和主要研究内容
第二章 实验材料、仪器和研究方法
2.1 主要化学试剂
2.2 主要实验仪器及设备
2.3 负极材料的制备
2.3.1 油浴法
2.3.2 水热法
2.4 负极片的制备与电池组装
2.5 材料的表征测试
2.5.1 X射线衍射（XRD）
2.5.2 透射电子显微镜（TEM）
2.5.3 X射线光电子能谱（XPS）
2.5.4 热重分析（TGA）
2.6 材料的电化学性能测试
2.6.1 充放电循环性能测试
2.6.2 倍率性能测试
2.6.3 循环伏安法（CV）及电化学阻抗谱测试（EIS）
第三章 不同方法制备氧化铁/石墨烯复合材料及其电化学性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 油浴法制备氧化铁/石墨烯复合材料
3.2.2 水热法制备氧化铁/石墨烯复合材料
3.2.3 电池组装及测试
3.3 分析讨论
3.4 本章小结
第四章 不同配比氧化铁/石墨烯复合材料的电化学性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 制备不同配比的石墨烯复合氧化铁负极材料
4.2.2 电池组装及测试
4.3 分析讨论
4.4 本章小结
第五章 锡掺杂氧化铁/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 制备不同Sn掺杂的氧化铁/石墨烯复合材料
5.2.2 电池组装及测试
5.3 分析与讨论
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 实验总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂电池负极材料氧化锡多孔疏松纳米球的制备、表征及电化学性能研究[J]. 李哲,魏志勇,王恒,高枫,周开塬,陈广义,梁继才,张万喜. 功能材料. 2013(13)
[2]石墨烯的功能化及其相关应用[J]. 黄毅,陈永胜. 中国科学（B辑:化学）. 2009(09)
[3]锂离子电池碳纳米管负极材料储锂性能研究[J]. 李昌明,赵灵智,刘志平,张仁元,李伟善. 化工新型材料. 2009(06)
[4]锂离子电池炭负极材料研究现状与发展[J]. 殷雪峰,刘贵昌. 炭素技术. 2004(03)
[5]锂离子电池用硅/碳复合负极材料[J]. 王保峰,杨军,解晶莹,王可,文钟晟,喻献国. 化学学报. 2003(10)
本文编号：3159544
【文章来源】：广西大学广西壮族自治区 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 锂离子电池
1.2.1 锂离子电池的结构
1.2.2 锂离子电池的工作原理
1.2.3 锂离子电池的特点
1.3 锂离子电池负极材料研究进展
1.3.1 碳负极材料
1.3.2 非碳负极材料
1.3.3 复合电极材料
1.4 石墨烯及石墨烯复合材料
1.4.1 石墨烯
1.4.2 石墨烯复合材料
1.5 选题依据和主要研究内容
第二章 实验材料、仪器和研究方法
2.1 主要化学试剂
2.2 主要实验仪器及设备
2.3 负极材料的制备
2.3.1 油浴法
2.3.2 水热法
2.4 负极片的制备与电池组装
2.5 材料的表征测试
2.5.1 X射线衍射（XRD）
2.5.2 透射电子显微镜（TEM）
2.5.3 X射线光电子能谱（XPS）
2.5.4 热重分析（TGA）
2.6 材料的电化学性能测试
2.6.1 充放电循环性能测试
2.6.2 倍率性能测试
2.6.3 循环伏安法（CV）及电化学阻抗谱测试（EIS）
第三章 不同方法制备氧化铁/石墨烯复合材料及其电化学性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 油浴法制备氧化铁/石墨烯复合材料
3.2.2 水热法制备氧化铁/石墨烯复合材料
3.2.3 电池组装及测试
3.3 分析讨论
3.4 本章小结
第四章 不同配比氧化铁/石墨烯复合材料的电化学性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 制备不同配比的石墨烯复合氧化铁负极材料
4.2.2 电池组装及测试
4.3 分析讨论
4.4 本章小结
第五章 锡掺杂氧化铁/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 制备不同Sn掺杂的氧化铁/石墨烯复合材料
5.2.2 电池组装及测试
5.3 分析与讨论
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 实验总结
6.2 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]锂电池负极材料氧化锡多孔疏松纳米球的制备、表征及电化学性能研究[J]. 李哲,魏志勇,王恒,高枫,周开塬,陈广义,梁继才,张万喜. 功能材料. 2013(13)
[2]石墨烯的功能化及其相关应用[J]. 黄毅,陈永胜. 中国科学（B辑:化学）. 2009(09)
[3]锂离子电池碳纳米管负极材料储锂性能研究[J]. 李昌明,赵灵智,刘志平,张仁元,李伟善. 化工新型材料. 2009(06)
[4]锂离子电池炭负极材料研究现状与发展[J]. 殷雪峰,刘贵昌. 炭素技术. 2004(03)
[5]锂离子电池用硅/碳复合负极材料[J]. 王保峰,杨军,解晶莹,王可,文钟晟,喻献国. 化学学报. 2003(10)
本文编号：3159544
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