Fe2O3-石墨烯復(fù)合材料的制備及其電化學(xué)性能研究.pdf

1、在鋰離子電池電極材料中，過渡金屬氧化物由于具有較高的比容量被廣為研究。其中，氧化鐵由于具有高比容量（1007mAh/g）、低成本、資源豐富、無污染等優(yōu)點(diǎn)引起人們的研究興趣。然而，氧化鐵材料在充放電循環(huán)過程中體積形變過大導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)退化，循環(huán)性能變差，嚴(yán)重制約了其在鋰離子電池的應(yīng)用。通過氧化鐵和石墨烯的復(fù)合，一方面提高了電極材料的電傳導(dǎo)性，另一方面石墨烯大的比表面積為氧化鐵的體積形變提供了緩沖空間，能夠很好的改善電極的電化學(xué)性能。

2、　　首先，通過油浴法和水熱法兩種方法合成了鐵氧化物/石墨烯(Fe2O3/G)負(fù)極復(fù)合材料，并在500℃氬氣氛中退火3h。通過XRD和XPS等表征手段發(fā)現(xiàn)在500℃下退火會(huì)使復(fù)合材料中的部分碳被氧化，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)用油浴法制備的復(fù)合材料中氧化石墨GO很大一部分未被還原成為石墨烯。在100mA/g的電流密度下，經(jīng)過50次循環(huán)后，電池比容量穩(wěn)定在350 mAh/g左右，容量較低歸因于材料中的石墨烯含量較多，另一方面，用水熱法制備的材料電荷轉(zhuǎn)移阻抗

3、小于用油浴法制各的材料，因此將在下一步實(shí)驗(yàn)中將調(diào)整石墨烯和金屬氧化物的比例并通過水熱法制備復(fù)合材料。
　　接著，通過水熱法制備不同配比的Fe2O3/G樣品，并在氬氣氛下350℃退火3h，然后探究其電化學(xué)性能。測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在降低材料中石墨烯的含量后，電化學(xué)性能得到了提高。對(duì)比三種不同配比的Fe2O3/G樣品，63.16％-Fe2O3/G樣品具有較好的循環(huán)性能和倍率性能。在100mA/g的電流密度下，63.16％-Fe2O3/G樣品

4、前50次循環(huán)性能最穩(wěn)定，比容量保持在612mAh/g左右。此外，材料還具有很好的倍率性能，在進(jìn)行高倍率的充放電循環(huán)時(shí)，比容量保持在490mAh/g左右。
　　最后，通過水熱法制備錫摻雜的Fe2O3/G樣品，對(duì)不同的摻雜量樣品的電化學(xué)性能進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Sn-Fe2O3/G樣品循環(huán)性能和倍率性能均優(yōu)于Fe2O3/G樣品，在100 mA/g的電流密度下，經(jīng)過50次循環(huán)后比容量仍保持在811 mAh/g左右。進(jìn)一步對(duì)比發(fā)現(xiàn)，15wt