鋰離子電池石墨烯基氧化鎢納米復合負極材料的制備與性能研究.pdf

1、碳是組成自然界中萬事萬物的重要物質，也是構成各生命體的主要元素，石墨烯作為碳家族的一名新成員，它是一種由一個原子層厚的單層石墨片構成的二維納米材料，在用作電池負極材料時，很多科學家都對其進行了研究，其奇特的構造授予了其大比表面積、卓越的導電性、良好的機械性能和優(yōu)異的物理化學性能，在進行電池性能測試后，表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性能，但是其容量不是很高，不能夠滿足具有高能量密度產品的需求。作為LIBs負極材料，過渡金屬氧化物已經成為替代石墨作為

2、LIBs有潛力的負極材料，其中三氧化鎢是非常穩(wěn)定氧化物，環(huán)保、價格便宜、容量高，是一種十分有發(fā)展?jié)摿Φ呢摌O材料。然而，在進行循環(huán)充放電時，鋰離子的插入與脫插，會引起其體積膨脹和收縮，從而破壞負極結構，使得容量衰減變得更快。所以，目前許多研究者都在努力解決能量密度小和循環(huán)性能差的問題。
　　鑒于石墨烯與三氧化鎢各自的優(yōu)點，本論文調研了大量國內外文獻，將在石墨烯與三氧化鎢的研究基礎上，制備石墨烯基-三氧化鎢復合納米材料，并對它的結構以

3、及形貌的進行了表征，同時還做了LIBs的負極性能研究。內容主要包括以下兩點：
　?。?）通過一種簡便的方法，制備出了具有三明治結構的石墨烯/三氧化鎢納米片（記為TTNPs-GS），該結構由2D三氧化鎢納米片和石墨烯以層層交替的方式形成。當其作為負極材料時，這種三明治結構在賦予高導電性、調節(jié)大體積變化和實現(xiàn)大量離子傳輸路徑中起著至關重要的作用，從而使其有優(yōu)異的儲鋰性能。TTNPs-GS顯示出了高的可逆容量847mAh/g（理論容量為

4、693mAh/g）、高倍率性能（在電流密度為3600mA/g時仍有292mAh/g）和長的循環(huán)壽命（以電流密度為1080mAh/g循環(huán)1000次后，可以保持615mAh/g的比容量，容量保持率為118.9％）。
　?。?）采用濕化學方法制備出徑向長度為300～800nm的三氧化鎢納米卷，并使用聚乙烯吡咯烷酮充當表面活性劑，將其均勻分散在石墨烯表面上，形成由石墨烯包裹的三氧化鎢納米卷的復合納米膜材料，并對其進行顯微形貌的表征。結果表