用于鋰電池陽極的多孔納米結構氧化石墨烯材料

用于鋰電池陽極的多孔納米結構氧化石墨烯材料

由于傳統化石能源的不斷減少及其使用對環境產生的巨大危害，因此對太陽能、電能等新能源的應用迅速增加，從而增加了儲能型電池的需求量，同時也對化學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、可靠性高等優點，而成為了多種儲能型電池中發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的主要技術障礙，其也是決定電池安全性能的關鍵因素。

將陽極材料納米化能夠增強電極的導電性，尤其是在鋰電池快速充放電循環過程中能夠顯著改善其化學反應活性。石墨烯具有優良的電子遷移率、導電率和化學穩定性，被認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構的氧化石墨烯鋰電池陽極，可同時實現陽極材料的納米化和石墨烯的應用。進行具有多孔納米結構氧化石墨烯材料的制備時，首先將石墨烯浸泡在NaOH溶液中，將產生紅褐色沉淀物；之后進行固液分離并進行離心洗滌，此時紅褐色沉淀物轉化為黃色沉淀物，對黃色沉淀物進行90℃下的真空干燥3h，并在氬氣環境下進行冷卻，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，同樣在氬氣環境下冷卻至室溫，最終得到具有多孔納米結構的氧化石墨烯材料。采用碳酸二乙酯（DEC）作為電解質，多孔納米結構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行分析，結果驗證了鋰電池性能的改善，尤其是鋰電池電化學阻力顯著降低。

刊名：RscAdvances（英）

刊期：2016年第16期

作者：ChandrasekarM. Subramaniyam

編譯：王祥