石墨烯在鋰離子電池負極中的應用研究.pdf

1、傳統(tǒng)碳材料（天然石墨）因其成本低、安全、循環(huán)穩(wěn)定等特性，被廣泛應用于現(xiàn)代商用鋰離子電池負極材料。天然石墨作為鋰離子電池的缺點是比容量低、充放電速率低。而另一類負極材料——氮、硅、錫基氧化物/化合物具有較高的比容量，充放電速率較天然石墨有所提高。但是，氮、硅、錫基氧化物/化合物作為鋰離子電池負極材料具有一個致命的缺點，就是在充放電過程中，其體積變化過大，嚴重影響鋰離子電池的安全性能，同時存在成本高的問題，從而限制這類負極材料的應用。基于以

2、上，制備石墨烯及改性石墨烯（石墨烯分別與富勒烯、碳納米管復合）成為彌補現(xiàn)有兩類負極材料不足的潛在解決方案。
　　因此，本論文主要做了以下研究:
　　(1)針對性地選取改性Hummers法制備氧化石墨烯，并用熱還原法制得石墨烯，對制得的石墨烯進行AFM、SEM、XRD和Raman光譜分析;
　　(2)研究了石墨烯作為鋰離子電池負極材料的電化學性能。通過比容量、循環(huán)次數(shù)、庫倫效率等方面進行分析，結(jié)果表明，作為鋰離子電池負極

3、，石墨烯的比容量優(yōu)于天然石墨。天然石墨的理論容量為372mAh/g，石墨烯的理論容量為744mAh/g，而實驗中獲得石墨烯的首次嵌鋰容量平均值為861.5 mAh/g。石墨烯在2C倍率下，100次循環(huán)后容量為280mAh/g;
　　(3)研究了石墨烯與富勒烯復合，作為鋰離子電池負極材料的電化學性能。通過比容量、循環(huán)次數(shù)、庫倫效率等方面進行分析，結(jié)果表明，作為鋰離子電池負極，石墨烯與富勒烯復合優(yōu)于純石墨烯。首次嵌鋰容量平均值由861

4、.5mAh/g提升到1026.6mAh/g;2C倍率下，100次循環(huán)后，比容量由280mAh/g提升到301mAh/g;平均庫倫效率由97.7％提升到97.9％;
　　(4)研究了石墨烯與碳納米管復合，作為鋰離子電池負極材料的電化學性能。通過比容量、循環(huán)次數(shù)、庫倫效率等方面進行分析，結(jié)果表明，作為鋰離子電池負極，石墨烯與碳納米管復合優(yōu)于石墨烯與富勒烯復合。首次嵌鋰容量平均值由1026.6mAh/g提升到1270.6mAh/g;2C