氮掺杂石墨烯基复合材料的制备及其储锂性能

发布时间：2022-06-03 21:43

　　近年来,随着能源与环境问题的加剧,带动了电动汽车市场的快速发展。锂离子电池由于兼具高能量密度和高功率密度,且循环寿命长等优势,被人们认为是一种十分有发展潜力的能源储存设备。而目前石墨作为商业锂离子电池的负极材料,理论容量仅为372mAhg-1,限制了锂离子电池实现更广泛的应用。相比之下,同为碳家族一员的石墨烯,因其独特的二维结构和优异的导电性,迅速成为了极具潜力的锂离子电池负极材料之一。本论文以石墨烯为基础,通过原位生长和水热处理等方法制备得到氮掺杂石墨烯基复合材料,并考察其作为锂离子电池负极材料的储锂性能。具体研究内容如下:（1）以氧化石墨烯为基础,通过其表面丰富的含氧官能团诱导ZIF-8的生长,再经过一步热解法制得氮掺杂多孔石墨烯纳米片（简称N-PGNS）复合材料。研究表明:N-PGNS复合材料具有超薄的2D纳米片结构、高的掺氮率,丰富的分级多孔结构和大的比表面积。丰富的孔结构和大的比表面积可以为锂离子扩散提供足够的扩散通道,缩短其传输路径,降低材料的传输电阻,从而提高了复合材料的导电性。作为锂离子电池负极材料进行电化学测试表明:N-PGNS具有高的可逆容量,0.5 A g-1下循... 

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号一览表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 锂离子电池概述
        1.2.1 锂离子电池的发展
        1.2.2 锂离子电池的工作原理
        1.2.3 锂离子电池的组成
        1.2.4 锂离子电池的负极材料
    1.3 石墨烯简介
        1.3.1 石墨烯的结构与性质
        1.3.2 石墨烯的制备方法
        1.3.3 石墨烯基复合材料的储锂性能
    1.4 研究内容及技术路线
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
2 实验部分
    2.1 主要试剂及仪器
        2.1.1 主要试剂
        2.1.2 主要仪器
    2.2 材料的制备
        2.2.1 氧化石墨烯的制备
        2.2.2 氮掺杂石墨烯纳米片的制备
        2.2.3 MoS_2/氮掺杂石墨烯纳米片的制备
    2.3 材料的物理表征
    2.4 材料的电化学性能测试
        2.4.1 电极片的制备
        2.4.2 电池的组装
        2.4.3 电化学性能测试
3 氮掺杂石墨烯纳米片的制备及其储锂性能
    3.1 引言
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 二维纳米片N-PGNS的形成机理
        3.2.2 形貌及组成结构分析
        3.2.3 电化学性能分析
    3.3 本章小结
4 花状MoS_2/氮掺杂石墨烯复合材料的制备及其储锂性能
    4.1 引言
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 FL-MoS_2/N-G的形成机理
        4.2.2 形貌及组成结构分析
        4.2.3 电化学性能分析
        4.2.4 FL-MoS_2/N-G的电荷储存机理
    4.3 本章小结
5 结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 创新之处
    5.3 课题展望
致谢
参考文献
附录 攻读硕士期间研究成果及所获奖励



本文编号：3653534