Mn02/RGO复合材料的制备及其电化学性能

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锂离子电池是一种能量密度高、功率密度大被广泛应用于各个领域的储能设备。石墨烯是一种电导率高、比表面积大(2600m2g-1)且机械性能好、导热性好的二维材料,因此被专家学者们作为锂离子电池的负极材料进行广泛研究。金属氧化物二氧化锰因其环境友好,成本低,自然丰度高等原因也成为科学工作者作为锂离子电池负极材料进行研究的对象。但是以上两种材料单独作为锂离子电池负极材料时都存在很大缺陷,为了得到性能更好的锂离子电池材料,本论文通过化学反应将石墨烯与二氧化锰复合。在复合材料中石墨烯可以提高整个复合材料的导电性、缓解金属氧化物在嵌锂和脱锂过程中出现的体积膨胀现象,同时石墨烯表面的官能团可以为二者的结合提供活性位点。金属氧化物可以提供高的比容量,同时还能减少石墨烯的团聚及片层之间的二次堆叠,从而可以提高石墨烯的有效比表面积,获得较高的电化学活性。  1、本文通过水热法合成了MnO2/RGO复合材料,并将合成材料在氮气气氛下用不同温度煅烧,探究煅烧温度对样品性能的影响。结果显示,水热时间12h,水热温度120℃,煅烧温度500℃条件下的复合材料的电化学性能最好。材料的充放电循环测试选择在电流密度0.1C(C=1000mA/g)条件下进行,50个周期后放电比容量仍保持在449.3mAh/g,循环保持率为68%。  2、采用简单微波法合成了Nb-MnO2/RGO复合材料,比较了Nb掺杂复合材料与未掺杂Nb的复合材料的电化学性能。结果显示适量Nb掺杂的复合材料的电化学性能较未掺杂Nb和掺杂过量的复合材料性能好。适量Nb掺杂复合材料在电流密度为0.1C(C=1000mA/g)下进行充放电测试,循环50个周期后的放电比容量仍然可以保持在556.6mAh/g,循环保持率为77%。
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