摘要：锂碘电池是一个极具发展前景的电化学储能系统。因为用碘作为正极材料具有高能量密度、丰度广和低成本等优点。但是由于碘的热稳定性较低，以及易溶解于电解液形成碘化锂，进而影响电池的电化学性能。因此，我们利用石墨烯超强的吸附性能制备稳定性较高的碘-石墨烯复合正极材料来限制碘的流失。通过对样品的表征进行分析，我们发现石墨烯能够很好的包裹碘。通过20周循环充放电实验，我们发现碘-石墨烯复合正极材料在0。5C倍率下的容量还能保持在100mAh/g左右。但是，当提高循环倍率时，电池的容量有明显的下降。由此我们得出结论，石墨烯可以有效的提高碘的利用率和循环稳定性。使用石墨烯吸附碘作为正极材料是一个实现高性能锂碘电池的一种新颖的有广阔前景的研究方向。76786

毕业论文关键词：锂碘子电池、石墨烯、复合正极材料、电化学性能

Research of electrochemical performance of Iodine-graphene composite cathode material

Abstract:Rechargeable Li-iodine batteries are receiving more and more attention because iodine cathode provides the possibility of high energy density, wide abundance and low cost。 However, in organic electrolyte, iodine or iodine ions is highly solubility, and thus leads to poor cycle performance。 In this paper, we have prepared the iodine/graphene composite cathodes。 Graphene is high conductivity and can encapsulate the iodine to prevent its dissolution。 The SEM images show that iodine are homogeneously distributed in the graphene, and enhanced electrochemical performance has been obtained。 At the rate of 0。5C, the iodine/graphene composite cathode can demonstrate a reversible capacity of 100 mAh/g after 20 cycles。

Keywords: Li-iodine batteries; grapheme; composite cathode material; electrochemical performance。

一、前言 

   电池是一种将物质化学反应所产生的化学能转化成电能的一种装置。经过两百多年的发展，已经产生了多种类型的电池。但是，当前电池的发展任然不能满足电动汽车以及其他电子设备的需求。因此，开发高能、环保、低成本的新型锂离子电池已经是迫在眉睫。虽然目前锂离子电池在实验中的比能量可以达250Wh/kg，但由于正极材料性能的限制，这一数值很难再提高。因此，探寻高比容量的正极材料是改善锂离子电池性能的一个重大的课题。论文网

美国宇航局（NASA）和世界其他国家的一些研究机构是最先从事锂离子电池的研究机构，经过多方的共同努力，最终于二十世纪七十年代实现了锂离子电池的商品化。该种电池采用金属锂做负极，采用二氧化锰跟氟化碳等材料做正极的活性物质。相比于传统的原电池，锂离子电池的电容量更高，并且它的电动势可以达到3v以上，这就使它拥有耐高压和能够长时间使用的特性。

经过多年的发展，锂碘电池已经成功问世，并在各个领域得到了广泛的应用[1-2]。固态锂碘电池的能量密度高，安全性可靠，自放电现象低。同时，它还拥有寿命长、储存时间长以及密封性好等优点。

锂碘电池是以碘作为正极，锂为负极。在放电的过程中，由于存在电势差和浓度差，锂离子从负极迁移，经过电解质迁移到正极并且与被还原的碘反应形成大量的LiI。因为正极和负极的活性物质的量减少，导致正极和负极体积也跟着减小，同时造成了LiI电解质的体积增加。有研究证明，形成的碘化锂具有阻抗作用，它是影响锂碘电池性能的主要因素。在刚开始放电的时候，碘正极的电阻比碘化锂电解质的电阻大。但是随着放电的不断进行，碘化锂电解质聚集的越来越多，层厚的增加也同时加大了电阻，并且正极和负极的体积不断减小后造成电阻降低。等到放电过程结束的时候，正极的碘消耗殆尽，此时电池的容量也基本耗尽。文献综述