层状硅酸镍/石墨烯复合材料的制备及其电化学性能研究

来源 :郑州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zzmaazhu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目前,锂离子电池凭借能量密度高、循环寿命长和安全性能好等优点成为大规模储能设备的主要供应能源。近年来,随着对锂离子电池负极材料不断深入的研究发现,过渡金属层状硅酸盐材料凭借原材料来源广、成本低、安全性高、环境友好且理论比容量高等优点具有成为优良锂离子电极材料的潜力。作为过渡金属层状硅酸盐材料中的新型材料,层状硅酸镍(Ni3Si2O5(OH)4,简称为NiSiO)因层状结构独特、首次比容量高等特点引起了广泛关注。但作为锂离子电池负极材料时,NiSiO相对较差的电子导电性仍然是制约其进一步发展的重要因素。有研究表明制备高电子导电性复合材料是改善电子导电性差的有效手段。值得注意的是,二维碳纳米材料石墨烯凭借电导率高、比表面积大(2600 m2g-1)、结构稳定等特点在不同领域均有应用。一般情况下,石墨烯也常被用作正负极材料的导电添加剂。基于此,本文通过制备一系列核-壳结构的层状硅酸镍/还原氧化石墨烯复合材料(简称为NiSiO/RGO)来提高NiSiO的电子导电性,并将其作为锂离子电池负极材料探究了电化学性能,主要取得以下创新性成果:(1)以二氧化硅(SiO2)纳米球为模板,通过水热法在氧化石墨烯(GO)表面原位生成NiSiO制备了NiSiO/RGO复合材料。该材料的微观形貌显示层状结构的NiSiO/RGO复合材料与SiO2表面原位形成的NiSiO纳米球形成了物理混合,该结构既继承了NiSiO的高首次比容量,又兼具了GO优异的电子导电性;作为锂离子电池负极材料时,GO质量浓度1 mg/m L的NiSiO/RGO复合材料因独特的层状结构和石墨烯本身的优异特性表现出更优异的电化学性能;在0.1 A g-1电流密度下,经100圈循环后,放电容量从首圈的1653.9 m A h g-1稳定在710.9m A h g-1,约是商业化石墨理论容量(372 m A h g-1)的两倍;当电流密度从1.6 A g-1恢复到0.1 A g-1时,可逆比容量从443.2 m A h g-1可恢复到719.3 m A h g-1。这表明经不同电流密度充放电循环后,上述材料仍具有稳定的结构和优异的电化学可逆性能。因此可知,GO质量浓度1 mg/m L的NiSiO/RGO复合材料是一种具有实用前景的高性能锂离子电池负极材料。(2)NiSiO的层状结构提供了快速的离子转移通道,引入的GO提高了离子和电子的转移能力,粘结剂HA的多-OH结构增加了锂离子吸附的反应活性位点。以上结构的协同作用使活性材料(GO质量浓度1 mg/m L的NiSiO/RGO复合材料):乙炔黑:粘结剂(HA/H2O体系)=80:10:10组装的电极材料展示了优于其他同类型材料的倍率性能,在1.6 A g-1的高电流密度下,其放电比容量高达505.7 m A h g-1。由此可知,HA作为新型锂离子电池的粘结剂具有良好的应用前景。
其他文献
近年来,随着航空航天技术的飞速发展,人们对于飞机和航天器的机动性能、结构强度等要求不断提高。为了减轻现代飞机和航天器的重量,提高其整体结构强度和使用性能,薄壁整体结
针对干旱绿洲灌区小麦玉米长期连作、麦后休闲期长、氮肥利用效率不高等问题,研究麦后复种绿肥对轮作玉米氮素吸收利用的影响具有重要意义。在石羊河流域,探究麦后复种绿肥不同还田利用方式(全量翻压、地表覆盖免耕、地上部收获后根茬翻压、地上部收获后免耕和不复种绿肥并采用传统翻耕)对轮作玉米氮素利用特征的影响。通过大田试验,明确玉米生育期土壤氮素利用对绿肥还田方式的响应,探究绿肥不同处理措施下土壤氮损失的影响及
山东省属于温带季风气候区,是我国重要的农业区,冬小麦是主要粮食作物,其生长季内降水量偏少。灌溉是确保冬小麦高产稳产的主要措施之一,但现如今水资源状况不容乐观,因此发展节水灌溉技术是农业节水的重要方面。本试验在大田试验条件下,以济麦22号为供试作物,设置5个不同灌溉处理,分别为连续灌溉处理T、波涌灌溉处理S及管渠灌溉处理P1(灌水量为T处理灌水量的85%)、管渠灌溉处理P2(灌水量为T处理灌水量的7
目的:研究蒿本内酯对前列腺癌相关成纤维细胞(Cancer Associated Fibroblasts,CAFs)的选择性促凋亡效应、对CAFs作用于T细胞的免疫抑制效应的抑制及上述两方面效应的相关分子机制。方法:在蒿本内酯的促凋亡效应研究中,选用人前列腺癌相关成纤维细胞作为研究对象,采用人前列腺正常成纤维细胞(Normal Fibroblasts,NFs)作为对照组,采用MTT法检测细胞增殖情况
核磁共振波谱(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy,NMR Spectroscopy)作为一种重要的检测分析手段,以其高效无损等优势为物质研究中分子结构解析和扩散弛豫动力学分析提供重要的检测信息,因此在化学、生物和材料等领域有着广泛应用。然而,由于一维氢谱(1H谱)本身较窄的化学位移分布范围(仅约10 ppm左右)以及J偶合引起的谱峰裂分,往往在复杂样品检
本文依托单自由度模态分析理论,对土壤的孔隙度、密实度和含水率进行单一因素的试验,探究土壤孔隙度、密实度和含水率之间的关系,并使用自制的土壤压实机械探究耕作土壤固有频率与土壤孔隙度、密实度和含水率之间的关系。并在特定的试验用地中进行选定型号的拖拉机整车试验,测试分析了三种工况下拖拉机前桥、后桥及座椅处的垂向加速度、纵向加速度以及垂向振动频率和纵向振动频率。通过大量的试验分析,得到了以下结论:1.探究
土壤是地球系统中活跃的最大碳库,森林碳库作为土壤碳库的重要组成部分,其微小变化将对气候变暖产生强烈的反馈效应。不同海拔土壤有机碳(SOC)已展开较多研究,其中微生物是影响SOC变化的重要因素,然而当前研究主要集中在海拔对单一土壤碳库或者单一对微生物群落的影响,微生物是如何具体影响碳库的变化仍未知。黄山松(Pinus taiwanensis),中国特有树种。戴云山脉是我国最大的黄山松遗传基地。目前发
TiAl合金具有低密度、高比强度、高比刚度以及良好的耐热性等优异特性,成为航空航天、汽车工业等领域最具潜力的轻质高温合金。由于TiAl合金的断裂韧性低,低应力瞬断是结构失
超分子化学是多种学科的相互结合,在药物附载与释放、多功能材料以及传感器等方面都发挥着巨大的作用。近年来,由非共价键作用力所构建的超分子聚合物将高分子特性与超分子化学特性相结合,受到越来越多研究者们的关注。这类聚合物既具有高分子强度高、稳定性好的优点,同时又具有超分子动态可逆的特性,是一类新的功能材料。作为主体大环分子中的新星,柱芳烃结构对称,并且还可以和多种客体分子进行络合,正逐渐成为主客体化学研
利用吸附法处理重金属废水时,煤基和生物质基颗粒状活性炭被广泛用作吸附剂。其中,煤基颗粒状活性炭具有产量高的优点,然而因煤的价格高而导致活性炭的制备成本高;而生物质活