石墨烯改性石墨应用于锂离子电池负极材料的研究

【摘要】石墨是重要的锂离子电池负极材料,在充放电时,它会与电解液发生溶剂化反应,因而使其体积发生膨胀,甚至导致石墨层脱落。进而影响其电化学性能。石墨的理论比容量为372mAh/g,但实际比容量只有330mAh/g,循环性能也很差,大电流充放电时容量衰减很快。基于这些缺点,它已不能满足一些电子产品的快速发展需求。石墨烯具有大的比表面积、大容量且具有很好的化学和热稳定性。因此可以用石墨烯包覆石墨,这样可以防止石墨发生脱落,保持其完整性,进而提高石墨材料的电化学性能。本论文选用湖州创亚动力电池材料有限公司生产的石墨(G1620)和常州中科来方能源科技有限公司生产的石墨(G123)作为原材料,采用机械球磨、石墨烯包覆及高温热还原等改性手段制备了一系列石墨烯含量的rGO/G1620和rGO/G123材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、恒流充放电和循环伏安等测试方法系统地考察了石墨烯含量对rGO/G1620和rGO/G123材料的结构、形貌以及电化学性能的影响。通过XRD测试,发现石墨烯包覆后对G1620和G123材料的结构影响不大。进行SEM扫描,可以看出有石墨烯包覆在G1620和G123材料表面。循环伏安测试则说明石墨烯包覆可以提高了石墨材料的容量。在10mA/g的电流密度,0.005-2V电压范围内进行恒流充放电测试,对于石墨烯包覆G1620材料,石墨烯含量为3%的材料具有更高的容量和更好的循环性能,其首次放电和充电比容量分别为482mAh/g和388mAh/g高于G1620材料的388mAh/g和340mAh/g,其库伦效率达到80%。30次循环后,其充电比容量仍然可以达到385mAh/g而G1620材料只有79mAh/g,其容量的保留率高达99.5%.相同的测试条件下,对于石墨烯包覆后的G123材料,石墨烯含量为4%的材料具有更高的容量和更好的循环性能,其首次放电和充电比容量为510mAh/g和393mAh/g大于G123材料的400mAh/g和357mAh/g,其库伦效率为77%。30次循环后,其充电比容量仍然可以到达387mAh/g,然而G123材料只能达到252mAh/g,其保留率高达98.5%。石墨烯包覆可以提高石墨材料的容量以及循环性能。利用本论文改性方法制备的锂离子电池G1620和G123负极材料有大容量、循环性能好等特点。
【作者】李亮；
【导师】朱先军；
【作者基本信息】华中师范大学，化学工程，2014，硕士
【关键词】锂离子电池；负极材料；石墨烯包覆；石墨；机械球磨；

【参考文献】
[1]王倩.基于口令的智能卡认证密钥协商协议的研究与设计[D].沈阳师范大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[2]王珊.上古汉语君王称谓研究[D].山东大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[3]杨丽.云南YH股份物流配送网络优化研究[D].云南财经大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[4]曹悦莲.北京GH置业有限公司构建集团化管理体系的策略研究[D].首都经济贸易大学,企业管理,2014,硕士.
[5]左春伟.北京市动物卫生监督工作效能研究[D].北京交通大学,2014.
[6]孙文,王立达,武婷婷,潘艳秋,刘贵昌.低导电石墨烯/氧化态聚苯胺(GPCs)复合材料的合成及其在腐蚀防护中的应用[A].中国腐蚀与防护学会腐蚀电化学及测试方法专业委员会.2014年全国腐蚀电化学及测试方法学术交流会摘要集[C].中国腐蚀与防护学会腐蚀电化学及测试方法专业委员会:,2014:2.
[7]张红娟.武汉城市道路绿地景观现状分析及规划设计研究[D].武汉大学,2004.
[8]李金霞.耐高温α-淀粉酶基因的克隆、表达及突变[D].天津科技大学,发酵工程,2004,硕士.
[9]李湛.制度与记忆：南朝宋宫廷音乐的重建[D].西南大学,音乐与舞蹈学,2013,硕士.
[10]张志芹.基于异质信念的债券定价研究[D].青岛大学,金融学,2013,硕士.
[11]夏嫣彦.块的Glauberman对应[D].华中师范大学,基础数学,2012,硕士.
[12]冯清爱.基于文化视角的中美家庭教育比较研究[D].燕山大学,英语语言文学,2013,硕士.
[13]韩翼祥,沈楼.大学生网络参与的主体性危机与道德提升[J].浙江工业大学学报(社会科学版),2014,04:411-416.
[14]杨硕,王伟胜,刘纯,黄越辉,许晓艳.双馈风电场无功电压协调控制策略[J].电力系统自动化,2013,12:1-6.
[15]马军涛.基于SaaS模式医疗保险系统的设计与实现[D].东北大学,计算机软件与理论,2010,硕士.
[16]陈丹.纳米粒子沉积改性碳纳米管及其抗菌性能研究[D].西南交通大学,材料科学与工程,2014,硕士.
[17]牛海军,马丽娜,王文,白续铎.聚希夫碱及复合材料的光致、电致变色性能研究[A].中国化学会光化学专业委员会.第十三届全国光化学学术讨论会论文集[C].中国化学会光化学专业委员会:,2013:1.
[18]郭宏艳.二维纳米材料的理论设计与性能调控[D].中国科学技术大学,材料物理与化学,2014,博士.
[19]张科英,卢潇,张水平,单军辉.智能决策支持技术在远程教育系统中的应用[J].计算机工程与设计,2003,11:70-72.
[20]张勰柽.三因子模型在沪深A股市场的实证研究[D].复旦大学,金融工程管理,2012,硕士.
[21]贾永娜.基于改进奇异谱分析法的地震数据插值[D].哈尔滨工业大学,应用数学,2014,硕士.
[22]刘晓丹.基于粒子群算法的光伏系统最大功率点跟踪研究[D].南京邮电大学,控制工程（专业学位）,2013,硕士.
[23]袁贺清.LT公司员工激励机制的现状及改进措施研究[D].内蒙古大学,工商管理,2013,硕士.
[24]侯赛榕.介入治疗股骨头缺血性坏死的应用解剖学研究[D].南方医科大学,人体解剖与组织胚胎学,2012,硕士.
[25]张姝.潮间带嫁（虫戚）对温度和盐度胁迫的生理响应机制初探[D].厦门大学,海洋生物学,2014,硕士.
[26]杨春燕,李志明.基于可拓学的社会网络结构研究[J].广东工业大学学报,2014,01:.
[27]李修森.粉煤灰在铁路建设中的应用[J].中国铁路.1994(05)
[28]董幼溪.丹星通络汤对大鼠脑缺血再灌注损伤FADD、Bax蛋白表达的影响[D].大连医科大学,中西医结合临床内科学,2012,硕士.
[29]王佳星.基于小波分析的中国股市相关性研究[D].东北大学,金融学,2010,硕士.
[30]李凌.未折叠蛋白反应在脊柱关节炎中的意义研究[D].中国人民解放军医学院,内科学,2013,硕士.
[31]韦萍.信息社会的电子政务建设研究[D].苏州大学,社会学,2003,硕士.
[32]张晓霞.基于DEA的中国银行业全要素生产率测度[D].东北师范大学,金融学,2012,硕士.
[33]刘洪杰,王秀峰,王治宝.改进的多模态遗传算法及其在投资组合中的应用[J].控制与决策,2003,02:173-176.
[34]NatthewWARREN,邹晓明.温带阔叶林中氮的保留机制:“春坝”假设及研究实例(英文)[J].植物生态学报,2003,01:11-15.
[35]郭振兰.网络不正当竞争法律问题研究[D].中南大学,法学,2014,博士.
[36]陈西.论非法获取计算机信息系统数据罪[D].西南大学,民商法学,2014,硕士.
[37]王润文.曲江新区文化产业孵化模式研究[D].西北大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[38]姜凤燕.HTML5及其相关技术支持的RIA的框架研究与应用[D].山东师范大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[39]蔡泽廷.基于机器学习的Android恶意软件检测模型研究[D].青岛理工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[40]斯日更.央行支付清算体系风险控制研究[D].内蒙古大学,工商管理,2013,硕士.
[41]田雪梅.桑黄类群真菌系统学及桑黄纤孔菌液体发酵研究[D].北京林业大学,森林保护学,2014,博士.
[42]赵顺吉.山东靠山梆子音乐研究[D].天津音乐学院,音乐学,2013,硕士.
[43]贾治超.微生态制剂对刺参（Apostichopus japonicus）幼参生长、养殖水质及氮、磷收支的影响[D].天津农学院,水产养殖,2014,硕士.
[44]孙鲁平,郑晓东,首皓,李劲松,李艳东.薄层地震峰值频率与厚度关系研究[J].石油地球物理勘探,2010,02:254-259+271+320+160-161.
[45]商波.一些团簇及表面体系的理论计算和模拟[D].中国科学技术大学,2010.
[46]孙增圻,张再兴.智能控制的理论与技术[J].控制与决策,1996,01:1-8.
[47]高原.一类含分布及非线性离散时滞Volterra积分系统的近最优控制[D].复旦大学,运筹学与控制论,2012,硕士.
[48]靳其兵,顾树生,牛玉娇.一种参数快速收敛的多变量系统神经网络PID控制[J].控制与决策,1998,S1:64-68+74.
[49]荀文瀚.团体保险销售人员绩效管理研究[D].天津大学,工商管理,2013,硕士.
[50]李潜.一种基于内容的图像检索语言的设计与实现[D].西安电子科技大学,计算机软件与理论,2012,硕士.