掺杂石墨烯锂离子电池负极的制备和表征

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:aaitata
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
目前锂离子电池的负极材料普遍采用商业石墨。但石墨应用于锂离子电池负极材料却受限于其较低的理论容量(372 mA h g-1)等缺点,因此,本课题的主要目的在于提升锂离子电池石墨负极材料的性能。我们通过以石墨为原料,先采取化学氧化热还原后利用CO2超临界流体进一步剥离的合成方法制备了在低电压平台上具有较高容量的磷硫双掺多层石墨烯。透射电镜观察表明磷硫双掺石墨烯的层数大部分在在3-6层之间;在经过氧化剂插层以及剥离等反应步骤后,材料的堆积密度明显减小,X射线衍射光谱(XRD)以及拉曼能谱扫描(Raman)等证实石墨层间距较石墨明显增大,由杂原子的引入而带来缺陷位的增多;EDS面扫描显示磷原子与硫原子均匀地分布于石墨层上,X射线光电子能谱结果表明掺磷量和掺硫量分别达到了1.34和2.01 atom%。磷硫双掺石墨烯作为锂离子电池负极材料,展现了极高的比容量,在50 mA g-1的电流密度下达到了532 mA h g-1;很优异的循环稳定性,分别在150 mA g-1和1000 mA g-1的电流密度下循环100圈后容量没有衰减;在0-0.3 V电压区间可以看到稳定可逆的电压平台,并且循环后的该平台的容量可达450 mA h g-1,贡献了全部容量的80%以上。相较于原始的石墨材料,磷硫双掺石墨烯在性能上提升显著。用磷酸铁锂(Li FePO4)作为正极,石墨烯作为负极,我们进行了容量匹配并组装了全电池。在0.2 C的电流密度下容量可达165 mA h g-1,明显优于石墨材料的全电池(130 mA h g-1),同时展现了极佳的循环稳定性,2 C循环100圈容量仍有94.4%。为了解决锂离子电池在首圈的不可逆容量过大问题,我们将铝锂合金粉与有机电解液混合,填补了石墨层上的一部分不可逆的储锂活性位。同样组装了电池进行测试,结果显示半电池和全电池的首圈库伦效率均可以达到98%以上,相较于普通锂离子电池的60-70%,有了明显的改善。总之,本课题采用超临界流体剥离法制备了磷硫双掺石墨烯这一优异的锂离子电池负极材料,相较于原始的石墨材料,性能提升显著;并运用铝锂合金粉解决了锂离子电池首圈不可逆容量过高、库伦效率过低的问题,具有很高的实用价值。
其他文献
本文针对高校学籍处理争议比较大的问题,诸如退学、开除学籍等进行研究。探究了学生与学校争论的焦点及其产生的原因,分析高校学籍管理制度在法制建设方面存在的不足,从多层
自1997年经合组织开启核心素养系统化研究以来,核心素养已然席卷全球,波及各界,持续成为教育领域的研究热点。2014年4月,教育部印发《关于全面深化课程改革落实立德树人根本
由于四足机器人对复杂环境的高适应性和灵活性,被广泛研究应用于山地运输,科学探索和军事行动等领域。近年来,随着制造业向自动化和智能化的转型升级,四足机器人在工业生产以及生活服务等领域也展现了巨大的潜力。本文以团队自主设计的MQ四足机器人为实验平台,对四足机器人运动控制规划与控制系统设计等方面展开研究。本文通过D-H法推导出了机器人单腿结构运动学正反解以及比例机构的运动学模型。还推导出了四足机器人足端
互联网时代,纸质图书市场日渐式微,受众阅读方式朝智能化方向延伸,信息传播渠道趋向扁平化。作为包含中国优秀传统文化元素的日历书,成为各大出版社争先开发的品类,也逐步发
从辛亥革命到"五四"运动时期,在中国曾出现过一次不大不小的讨论"大亚细亚主义"的热潮,其中李大钊所倡导的以殖民地解放、民族自决和世界主义为主旨的"新亚细亚主义",在中国
十八大以来,中国形成了城乡一体化战略下的新型城乡关系,农业农村取得了长足的发展。在取得一系列成果的基础上,城乡关系进入了城乡融合的新阶段,即通过要素、区域及生活方式
随着国内对教育重视度的提升和童书市场规模的不断扩大,经典儿童绘本译介和出版需求持续增长。文章以南京信谊文化为例探讨经典儿童绘本的译介及出版如何回归纯真和本土,提出
部分填充钢管混凝土结构是指在钢管中填充一定高度的混凝土而形成的组合结构,因其良好的抗震抗撞性能在实际工程中得到应用。近年来,车船撞击竖向承重构件引起建筑、桥梁等破
目的:核苷(酸)类似物是目前临床使用的主要抗HBV药物,但长期应用易发生耐药,影响疗效。研究来自国内不同地区HBV流行株核苷(酸)类似物耐药突变的种类、分布及与宿主的关系,以
<正>DADSS酒精检测系统近日美国高速公路管理局推出了一款配备一种先进的酒精检测系统的原型车,该系统将成为防止酒驾的"终极杀招"。在以往的酒精浓度检测中,往往需要驾驶员