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    石墨烯基锂电负极材料的研究连获进展

    近日, 厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院郭航教授领导的MEMS与微能源课题组在石墨烯基锂离子电池负极材料的研究取得最新进展。分别采用石墨烯/二氧化锡复合纳米纤维(DOI: 10.1007/s10853-017-1017-6)以及石墨烯保护的硅/碳复合纳米纤维(DOI:10.1007/s10853-017-1001-1)为负极的论文发表在Journal of Materials Science国际高水平杂志上。

    二维平面结构的石墨烯具备比表面积大、导电性能优异、化学稳定性高和循环稳定性好等优点,是一种理想的能够替代石墨负极的锂离子电池极性材料;但其容量较小(740mAh/g),仍不能满足日益增长的锂离子电池能负极能量密度需求。而硅-基、锡-基材料因其较高理论储锂容量而备受重视,是目前新一代锂离子电池负极材料研发的重点,但由于硅-基、锡-基材料在嵌/脱锂过程中会产生较大的体积膨胀,易造成电极粉化,活性材料损失等问题,导致容量快速衰减,循环稳定性较差。因此,课题组拟通过将石墨烯与高容量非碳材料结合,制备同时具有高容量和高循环稳定性的负极材料。课题组硕士生吴玉玲与博士生陈艳丽紧密合作,利用简单水热法和静电纺丝法结合,以高温易分解的聚醋酸乙烯为牺牲材料制备得到石墨烯/二氧化锡复合纳米纤维。实验数据表明,该复合纤维负极的容量得到显著提高,循环稳定性能大为改善。课题组硕士生吴长青从包覆石墨烯的角度出发,通过静电纺丝随后退火形成制备硅/碳多孔复合纳米纤维,接着进行一步简单易行的电沉积方法对其包覆均匀的石墨烯(rGO)薄膜,作为硅体积膨胀的缓冲层和电子导通层,制备出高性能石墨烯包覆硅/多孔碳纤维负极材料,目前循环性能已接近500次,远超过目前发表的大多数学术论文中给出的几十到一、两百次的水平,向实际工程应用跨进了一大步。阳春三月,全组正协作努力,积极创新,力争在新型锂离子电池材料与新型全电池的研究与应用方面都能取得更大进步与突破。

     

    图1.利用水热法和静电纺法制备二氧化锡/石墨烯复合纳米纤维,直接作为锂离子电池的负极

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    图2.利用静电纺丝法和电沉积法制备有石墨烯保护的硅/碳复合纳米纤维负极

     

     


    发布时间:2017/3/22 10:42:36  浏览次数: