用于鋰電池陽極的多孔納米結(jié)構(gòu)氧化石墨烯材料

用于鋰電池陽極的多孔納米結(jié)構(gòu)氧化石墨烯材料

由于傳統(tǒng)化石能源的不斷減少及其使用對環(huán)境產(chǎn)生的巨大危害，因此對太陽能、電能等新能源的應(yīng)用迅速增加，從而增加了儲能型電池的需求量，同時(shí)也對化學(xué)電源的性能提出了較高的要求。儲能型電池包括鉛酸電池、氫鎳電池和鋰電池等。鋰電池因其具有單體電池電壓高、能量密度高、使用安全、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，而成為了多種儲能型電池中發(fā)展最為迅速的儲能型電池類型。鋰電池的性能取決于鋰電池材料的可逆脫嵌鋰容量，而陽極材料是高容量鋰電池開發(fā)的主要技術(shù)障礙，其也是決定電池安全性能的關(guān)鍵因素。

將陽極材料納米化能夠增強(qiáng)電極的導(dǎo)電性，尤其是在鋰電池快速充放電循環(huán)過程中能夠顯著改善其化學(xué)反應(yīng)活性。石墨烯具有優(yōu)良的電子遷移率、導(dǎo)電率和化學(xué)穩(wěn)定性，被認(rèn)為是鋰電池最具潛力的陽極材料。采用噴霧沉淀法制備具有多孔納米結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯鋰電池陽極，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)陽極材料的納米化和石墨烯的應(yīng)用。進(jìn)行具有多孔納米結(jié)構(gòu)氧化石墨烯材料的制備時(shí)，首先將石墨烯浸泡在NaOH溶液中，將產(chǎn)生紅褐色沉淀物；之后進(jìn)行固液分離并進(jìn)行離心洗滌，此時(shí)紅褐色沉淀物轉(zhuǎn)化為黃色沉淀物，對黃色沉淀物進(jìn)行90℃下的真空干燥3h，并在氬氣環(huán)境下進(jìn)行冷卻，至室溫；最后在400℃的管式爐中對冷卻至室溫的沉淀物高溫加熱4h，同樣在氬氣環(huán)境下冷卻至室溫，最終得到具有多孔納米結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯材料。采用碳酸二乙酯（DEC）作為電解質(zhì)，多孔納米結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯作為陽極材料，含鋰過渡金屬化合物（鈷酸鋰）作為陰極材料進(jìn)行原型鋰電池的制造，利用電池檢測分析儀對制造的原型電池進(jìn)行分析，結(jié)果驗(yàn)證了鋰電池性能的改善，尤其是鋰電池電化學(xué)阻力顯著降低。

刊名：RscAdvances（英）

刊期：2016年第16期

作者：ChandrasekarM. Subramaniyam

編譯：王祥