锂电池负极材料ZnO/石墨烯电化学性能研究

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摘要ZnO负极材料具有较高的比容量、较高的放电电压、较长的循环寿命等优点，成为近年来研究较多的电池负极材料。本实验以ZnSO4、浓氨水、石墨粉为材料，使用沉淀法成功合成了六种锂电池负极材料ZnO、ZnO/酸处理C（石墨）、ZnO/未水洗氧化石墨、ZnO/水洗氧化石墨、ZnO/C（葡萄糖）、ZnO/石墨烯。电极材料中除ZnO外，其他样品中含碳量为2%。使用XRD表征其结构，显示样品6为ZnO/石墨烯；使用电池测试系统对电池进行充放电循环测试，测试结果表明样品1的最高比容量为501mAh•g-1;样品2的最高比容量为335mAh•g-1;样品3的最高比容量为898mAh•g-1;样品4的最高比容量为151mAh•g-1;样品5的最高比容量为534mAh•g-1;ZnO/石墨烯的最高比容量为860mAh•g-1；ZnO/水洗氧化石墨的放电比容量最高。47719

毕业论文关键词：ZnO；石墨烯；负极材料；锂离子电池；电化学

Abstract ZnO anode material with high specific capacity and high discharge voltage， long cycle life，researched more in recent years. ZnSO4，Concentrated aqueous ammonia and carbon nanotubes as material，using the precipitation method compound six kinds of lithium battery anode material was synthesized ZnO，ZnO/ acid treatment C（Graphite），ZnO/ unwash graphite oxide，ZnO/ wash graphite oxide，ZnO/C（Glucose），ZnO/GNS. Characterized of its structure by XRD， show that the sample 6 is ZnO/GNS；using battery test system for battery charge and discharge cycle test，test results show that the highest specific capacity of the sample 1 was 501mAh • g-1; the highest specific capacity of the sample 2 was 335mAh • g-1;the highest specific capacity of the sample 3 was 898mAh • g-1; the highest specific capacity of the sample 4 was 151mAh • g-1; the highest specific capacity of the sample 5 was 534mAh • g-1;the highest specific capacity of the ZnO/GNS was 860mAh • g-1; ZnO/ wash graphite oxide has the highest discharge capacity。

Keyword: ZnO；GNS；Anode Material；Lithium-ion Battery；Electro-chemical

1引言 4

2石墨烯复合材料研究现状 4

2.1 石墨烯的制备 4

2.2石墨烯复合材料的制备 4

2.2.1均匀沉淀法 4

2.2.2原位沉淀法 5

2.2.3水热法 5

2.2.4静电自主装法 5

2.2.5溶胶-凝胶法 5

2.2.6原位还原法 6

2.2.7非金属单质/GE复合材料 6

2.3 石墨烯复合材料的应用 6

2.4前景展望 6

3 ZnO的合成及表征 6

3.1 仪器及设备 6

3.2 药品及试剂 7

3.3 石墨烯的制备 7

3.4 电极材料的制备 8

3.5 结果与讨论 9

3.5.1 样品结构表征 9

3.5.2 电化学性能 10

4 结论 13

参考文献 15

致谢 16

1引言

由于锂电池具有放电电压高、蓄电容量大、循环寿命长、环境污染低等优点，被广泛应用于笔记本电脑、手机等电子通讯设备中。由于科学技术的发展，现有的锂电池电极材料已经越来越不能满足生产生活的需要，然而锡基、硅基和过度金属氧化物等作为锂离子电池电极材料具有更高的理论容量，但有体积膨胀、容易成团且导电率较低等缺点。由于石墨烯的结构特点和化学物理性质，基于石墨烯基的电极材料能有效解决上述的一些缺点，对电极材料最终的性能有较大影响。