石墨烯改性天然石墨负极材料的制备及性能研究

锂离子电池论文 天然石墨论文 石墨烯论文 包覆论文 负极材料论文 电化学性能论文
论文详情
本论文在查阅大量相关文献的基础之上,紧跟该领域的国际研究前沿,通过有效可行的实验方法制备出石墨烯/天然石墨复合负极材料,并对大电流充放电、高容量和循环性能好的石墨烯/天然石墨复合材料做了系统的研究。主要进行了一下几点研究:论文以天然石墨(natural graphite)为主要原材料,在实验过程中将氧化石墨烯(graphene oxide)和天然石墨前驱材料混合搅拌,之后采用机械球磨和超生分散氧化石墨烯,再经高温碳热还原等改性手段制备了一系列不同石墨烯(graphene)含量的石墨烯/天然石墨(graphene/natural graphite)复合负极材料。并利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、恒流充放电和循环伏安等测试方法系统地研究了graphene/natural graphite复合材料的结构、形貌以及电化学性能的影响。将氧化石墨烯包覆的复合材料graphene oxide/natural graphite分别在600℃、700℃、750℃、800℃、850℃不同温度下进行碳热还原得到graphene/natural graphite复合材料。在电流设为0.1C,电压范围设为0.005-3V进行电性能测试。结果发现该复合材料在800℃的温度还原后得到的graphene/natural graphite具有更好的电性能,首次放电达到413mAh/g,首次充电比容量为410mAh/g,均高于其他温度下的还原的比容量,首次效率为99.5%。循环30次后,放电比容量仍然为404 mAh/g,容量的保留率高达98.3%。通过XRD、SEM物理检测结果表明:合成的graphene/natural graphite复合材料具有标准的核-壳型结构。通过电化学CV、EIS测试表明:复合材料极化变小,Li离子扩散速率和电导率得到提高,比容量和循环性能得到增强。针对上述不同温度还原之后得到的复合材料,再研究不同含量的石墨烯(0、1%、2%、3%、4%)对于graphene/natural graphite复合材料性能的影响,在电流为O.1C和电压为0.005-3V范围下再进行电性能测试,研究发现当石墨烯含量为3%的graphene/natural graphite复合材料具有更好的电性能,首次放电比容量为412mAh/g,首次充电比容量407 mAh/g,首次效率为98.8%。高于natural graphite材料的349mAh/g和364 mAh/g。循环30次后,放电比容量保持在396mAh/g,容量的保留率高达99.4%。石墨烯包覆可以提高石墨材料的容量以及循环性能。而且与纯天然石墨材料相比,石墨烯包覆天然石墨材料在大倍率条件下显示出优异的倍率性能,说明石墨烯包覆层有利于增强天然石墨纳米片层之间的纵向电子传导能力。
摘要第4-6页
ABSTRACT第6-7页
第一章 绪论第11-22页
    1.1 锂离子电池简介第11-12页
    1.2 锂离子电池工作原理第12页
    1.3 锂离子电池负极材料的研究现状第12-14页
    1.4 天然石墨存在的问题及解决方法第14-15页
        1.4.1 表面包覆改性处理第14-15页
        1.4.2 掺杂改性处理第15页
        1.4.3 机械研磨改性处理第15页
        1.4.4 其它的改性方法第15页
    1.5 石墨烯在锂离子电池中的应用及研究进展第15-19页
        1.5.1 石墨烯的结构特性第15-16页
        1.5.2 石墨烯的制备第16-17页
        1.5.3 石墨烯在电极材料上应用第17-19页
    1.6 本论文的研究目的、内容和主要创新点第19-22页
        1.6.1 研究目的第19-20页
        1.6.2 研究内容第20-21页
        1.6.3 主要创新点第21-22页
第二章 实验试剂、仪器与测试方法第22-27页
    2.1 实验试剂与仪器第22-24页
        2.1.1 实验试剂第22-23页
        2.1.2 实验仪器第23-24页
    2.2 材料表征手段第24-25页
        2.2.1 X射线粉末衍射分析(XRD)第24页
        2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)第24页
        2.2.3 红外光谱分析第24-25页
    2.3 材料的电化学性能测试第25-27页
        2.3.1 电极片制备第25页
        2.3.2 电池的组装第25页
        2.3.3 充放电循环性能测试第25页
        2.3.4 循环伏安(CV)测试第25-26页
        2.3.5 交流阻抗(EIS)测试第26-27页
第三章 超声分散高温还原合成石墨烯/天然石墨复合材料第27-36页
    3.1 引言第27页
    3.2 石墨烯/天然石墨复合材料的制备第27-28页
    3.3 石墨烯/天然石墨复合材料的性能研究第28-30页
        3.3.1 XRD结构分析第28页
        3.3.2 SEM形貌分析第28-29页
        3.3.3 FT-IR结构分析第29-30页
    3.4 电化学性能分析第30-34页
        3.4.1 循环伏安和交流阻抗测试第30-32页
        3.4.2 恒流充放电性能测试第32页
        3.4.3 倍率性能和循环性能测试第32-34页
    3.5 本章小结第34-36页
第四章 不同温度制备G/C材料及其电性能研究第36-46页
    4.1 不同温度G/C材料的制备第36-37页
    4.2 不同温度制备的G/C材料的结构与形貌的表征第37-38页
        4.2.1 XRD和FT-IR结构分析第37-38页
    4.3 形貌分析第38-40页
    4.4 电化学性能第40-44页
        4.4.1 循环伏安和交流阻抗测试第40-41页
        4.4.2 恒流充放电和循环性能测试第41-43页
        4.4.3 倍率性能测试第43-44页
    4.5 本章小结第44-46页
第五章 不同石墨烯含量G/C材料的制备及电性能研究第46-56页
    5.1 不同石墨烯含量G/C复合材料的制备第46页
    5.2 结构与形貌的表征第46-50页
        5.2.1 材料的FT-IR结构分析第46-47页
        5.2.2 材料的XRD结构分析第47-48页
        5.2.3 材料的SEM分析第48-50页
    5.3 不同含量G/C材料的电化学性能测试第50-55页
        5.3.1 恒流充放电性能测试第50-51页
        5.3.2 循环伏安和交流阻抗测试第51-53页
        5.3.3 倍率性能和循环性能测试第53-55页
    5.4 本章小结第55-56页
第六章 结论与展望第56-59页
    6.1 结论第56-57页
    6.2 展望第57-59页
参考文献第59-71页
攻读硕士期间主要成果第71-73页
致谢第73页
论文购买
论文编号ABS3140199,这篇论文共73页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付21.9
不是会员,注册会员
会员更优惠充值送钱
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付36.5
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文

点击收藏 | 在线购卡 | 站内搜索 | 网站地图
版权所有 艾博士论文 Copyright(C) All Rights Reserved
版权申明:本文摘要目录由会员***投稿,艾博士论文编辑,如作者需要删除论文目录请通过QQ告知我们,承诺24小时内删除。
联系方式: QQ:277865656